Recouvrements 2

[œdicnème]

[Deuxième volet de "Recouvrements", le premier étant
https://forums.melaudia.net/showthread.php?tid=13061 ]

Simplissimes compositions des filtres en simulation

Les schémas des filtres d'ordre divers utilisés en simulation audio sont faciles 
à interpréter quand ils sont composés de filtres élémentaires d'ordre 1 (avec
deux composants, une capacité ou une inductance et une résistance) et d'ordre 2  
(avec trois composants, une capacité, une inductance et une résistance)
 
Ces filtres d'ordre 1 et 2 permettent d'en construire d'ordre plus élevé
en les mettant en série, reliés les uns aux autres par des amplificateurs
de gain unitaire d'impédances d'entrée quasi infinie et de sortie quasi nulle.
Pour un croisement des filtres passe-bas et passe-haut à 1 kHz, les capacités
et les inductances les plus utiles en simulation sont des 159.2 µF et 159.2 µH.

Pour une obtenir d'autres fréquences, il suffit de diviser la valeur 159.2 µ
des composants réactifs par celle de la fréquence voulue exprimée en kHz.
Le facteur de qualité Q des filtres d'ordre 2 est déterminé par la résistance
vue ci-dessus, en parallèle avec la capacité (pour filtre un passe-bas) ou 
l'inductance (pour filtre passe-haut) avec mise à la masse de l'un des
côtés du duo.

Le "recouvrement" entre deux filtres est la zone de fréquences où leurs
émissions participent à leur somme à plus de 0.5 dB. La différence entre les
points à -0.5 dB peut s'exprimer en Hz ou, plus significativement, en portions
d'octaves. 

Selon la physiologie auditive, cette valeur de 0.5 dB est la limite inférieure 
de perception auditive du changement de niveau d'un son continu.

Deux schémas en pièces jointes montrent quatre circuits de filtrage simplifié
mais extrêmement efficaces pour comprendre le principe de circuits que
beaucoup croient complexes.

  _018BUTg 24 48 LiR schemas.pdf (Taille : 321,52 Ko / Téléchargements : 0)

  _018BUTg 96 LiR schemas.pdf (Taille : 409,78 Ko / Téléchargements : 1)

Vg1 est la tension du signal d'entrée des circuits.
Les filtres tous à 1 kHz sont des passe-bas et des passe-haut :
Butterworth d'ordre 3 (18BUT) croisement à -3.0 dB
Linkwitz-Riley d'ordre 4 (24LiR) croisement à -6.0 dB
Linkwitz-Riley d'ordre 8 (48LiR) croisement à -6.0 dB
Linkwitz-Riley d'ordre 16 (96LiR) croisement à -6.0 dB

Les sorties Hi_x, Lo_x, Sum_x permettent de tracer 
et comparer des courbes de :
- réponse en fréquence 
- group delay

Un commutateur permet d'introduire l'effet de filtre 
que produit un haut-parleur. Les données de celui choisi 
ici comme exemple est en enceinte clause et se comporte
donc comme un filtre passe-haut de 354 Hz, Q0.707.

[œdicnème]

On a supposé que, lors de l'expérience décrite dans le post #1 de
Recouvrements 1, le croisement des figures était à 1 kHz et les résonances
des haut-parleurs en enceintes closes comme étant aux alentours de 125 Hz
et donc loin du croisement à 1 kHz. La résonance du  haut-parleur chargé de
la voie des aigus n'a alors quasiment pas d'influence sur la réponse de
l'ensemble.

Il en est autrement dans la configuration habituelle avec un vrai tweeter dont
la fréquence de résonance et, bien sûr, la fréquence de croisement sont plus
plus élevées. Par exemple, résonance du tweeter 880 Hz et croisement à 2.5 kHz
soit un écart entre ces fréquences réduit à une octave et demie environ.
   

La fréquence de résonance de ce tweeter, si elle est trop proche de celle du
croisement, perturbe la réponse de l'ensemble car, tel quel, un tweeter se
présente alors lui-même comme tout haut-parleur comme un filtre passe-haut.
L'effet de ce filtre  s'ajoute à celui prévu avec le filtre dont on a le
contrôle et entraîne un creux la courbe de réponse des aigus et en 
conséquence sur dans celle de la somme des voies.

Quand on étudie ce que donnent les filtres, ce qui compte en premier, ce sont
les valeurs en octaves. Aussi, pour simplifier, on peut ramener les valeurs
précédentes 2.5 kHz à 1 kHz et 882 Hz à 354 Hz par division par 2.5.
Cette transposition facilite l'observation du résultat en octaves.

*

Sur les images qui suivent, on a deux filtrages à croisement identique à 1 kHz,
l'un étant en 18BUT (courbes en rouge) et l'autre en 24LiR (courbes en vert).
La somme des voies donne une ligne parfaitement plane à 0 dB pour les deux.

Les courbes de réponse du filtrage 24LiR sont plus raides que celles du 18BUT
mais commencent plus loin de la fréquence de croisement que celles du 18BUT.

   

En grossissant la région du croisement sur la figure, on remarque mieux une
importante différence entre les points à -0.5 dB des deux filtrages :
18BUT  1402 - 704 =  716 Hz soit une octave.
24LiR  2028 - 493 = 1535 Hz soit deux octaves.  

          

Si un haut-parleur (qui fonctionne comme un filtre d'odre 2) dont la résonnance
est 354 Hz, Q0.707 est inséré dans la voie supérieure d'un filtrage à croisement
à 1 kHz, soit à une octave et demie de cette fréquence  :
- la somme des voies du 18BUT est affectée d'un creux sensible de -3.2 dB à 916 Hz.
- avec la somme des vois d'un 24LiR, il y a aussi un creux dans la somme des voies,
 de -0.4 dB donc négligeable donc.

      

Le chapitre qui suit fera une comparaison des qualités et défauts
de ces deux filtrages et des LiR48 et LiR96 et d'éventuelles améliorations.

[œdicnème]

Réservé 2

[œdicnème]

Réservé 3

[œdicnème]

Nouveau chapitre  #2
https://forums.melaudia.net/showthread.p...#pid220751

[Daniel16]

.....
Il en est autrement dans la configuration habituelle avec un vrai tweeter dont
la fréquence de résonance et, bien sûr, la fréquence de croisement sont plus
plus élevées. Par exemple, résonance du tweeter 880 Hz et croisement à 2.5 kHz
soit un écart entre ces fréquences réduit à une octave et demie environ.
   

La fréquence de résonance de ce tweeter, si elle est trop proche de celle du
croisement, perturbe la réponse de l'ensemble car, tel quel, un tweeter se
présente alors lui-même comme tout haut-parleur comme un filtre passe-haut.
L'effet de ce filtre  s'ajoute à celui prévu avec le filtre dont on a le
contrôle et entraîne un creux la courbe de réponse des aigus et en 
conséquence sur dans celle de la somme des voies.
.....

Bonjour Forr,

Tu sembles ignorer que depuis pas mal d'années maintenant, on a pris l'habitude d'étudier un filtrage à partir des courbes de réponse et impédance réelles des haut-parleurs qu'on va utiliser,  mesurées en situation sur l'enceinte CIBLE.
Ces courbes portent en elles la coupure en passe-haut que tu évoques, mais aussi la coupure en passe-bas que tu oublies, en plus de tous les artefacts que tu jugeras utile ou non de corriger.
Tout ceci permet de travailler sereinement sur des courbes CIBLES choisies ( de réponse et de phase ) et il existe même des logiciels qui calculent les composants pour atteindre ces cibles ( mais tu peux le faire toi même si tu penses que ces avancées technologiques vont trop vite pour toi, et là je parle pour moi ).
Si peu que tu leur renseignes également les réponses hors axe sous différentes incidences, ils te prédisent aussi la réponse en puissance de ton assemblage.
Et bien d'autres choses encore.

... etc   ... etc ... et en plus c'est gratuit, c'est fou.


Curieux néanmoins de voir ou tu veux en venir.

... dada  ...

[œdicnème]

Bonjour Dada,

je n'ignore rien du tout de ce que tu dis, l'ai pratiqué et le pratique.
De plus je peux puiser dans une bibliothèque de documentation
passablement riche qui contient, entre autres, quelques livres sur les filtres.
Si on n'y a pas jeté d'abord de sérieux coups d'œil, il est difficile de suivre
la démarche que tu préconises qui est complétement dépendante du matériel
et des situations de son exploitation.
 Cela ne fera de mal à personne et même attirera même certains de causer 
filtres. Pourquoi ne ferais-tu pas quelque chose de similaire avec la gestion 
des haut-parleurs et de leurs filtres en fonction de leurs lieux d'émission,
domaine où selon ce que tu dis, tu dois avoir de la maîtrise. Ouvre un fil...

J'ai reçu récemment deux mails de Roland THX à propos de
"Recouvrements". Ca m'a fait plaisir constater que 
ce que j'écris n'est pas que source de critique.
Voilà quelqu'un qui connaît au plus haut point ce que tu appelles
les CIBLES - il m'a parlé de filtres, dont les plus récents -
et pour qui mes petits posts ne sont pas superflus.
Entre autres, il m'a indique avoir utilisé des filtres d'un certain
monsieur Hardman, qui proposait une sérieuse amélioration (1999)
des Linkwitz-Riley.
Moi aussi. Que j'ai construit. Et  que j'ai cité au moins 6 fois sur ce forum.
En espérant que ça intéresserait quelqu'un. C'est constructif, non ?
N'est-ce point ça, entre autres, la cible d'un forum audio ?

PS
Pour les composants, je n'utilise depuis le début de ce siècle que de l'électronique
et des processeurs plus des amplificateurs (construits et mesurés maison) aussi
simples qu'ultra-performants et ne connait point le souci des filtres passifs (que tu cites)
tout bénéficiant une considérable facilité d'essais (avec des instruments adéquats).

Cdt.

[JM Plantefeve]

Bonjour Forr,

Le "recouvrement" entre deux filtres est la zone de fréquences où leurs
émissions participent à leur somme à plus de 0.5 dB.

Je bute sur ta définition, car j'y vois plutôt une zone de non recouvrement. Et ne devais-tu pas écrire à plus de -0.5dB ?

Selon la physiologie auditive, cette valeur de 0.5 dB est la limite inférieure 
de perception auditive du changement de niveau d'un son continu.

C'est assez subjectif comme critère. A quelle fréquence ? A quelle niveau SPL ? Changement de niveau instantané ? Si changement, difficile de parler d'un son continu.

A mon sens, le "recouvrement" est fonction de l'ordre du filtre et peut s'évaluer suivant la pente du tracé (Flow / Fhigh).

Jean-Marc.

[JCB]

Il s'agit plutôt du seuil différentiel de Sonie. A 1kHz, il est de 0.4dB. De mémoire, il est considéré valide dans la bande 250Hz jusque 2kHz.

[œdicnème]

Bonjour Forr,

Le "recouvrement" entre deux filtres est la zone de fréquences où leurs
émissions participent à leur somme à plus de 0.5 dB.

Je bute sur ta définition, car j'y vois plutôt une zone de non recouvrement. Et ne devais-tu pas écrire à plus de -0.5dB ?

Bonjour Jean-Marc,

j'ai des difficultés à exprimer ce point-là.
Je propose cette définition (il y a sans doute mieux)

Soit deux voies émissives filtrées basse et aigüe.
La zone de leur recouvrement en Hz est celle dans laquelle 
l'émission de chaque voie est suffisamment élevée 
pour que l'on distingue l'absence de la présence de l'autre
 
Ainsi par exemple pour l'émisson à 69.5 dB SPL
d'un son précis par l'une des voies quand l'autre est  coupée
- si ce son passe à 70 dB quand la seconde voie est alimentée, 
cela difinit l'une des llimites de la zone de recouvrement. 
- si l'apport du son de la seconde voie est inférieur de 0.5 dB  
à cette augmentation, on considère que l'émission est hors
de la zone recouvrement.

Autre mot pour recouvrement : chevauchement.

L'apport de la seconde voie est plus au moins sensible
au dessus dessus de 0.3 dB pour les sons purs,
au dessus de 0.5 dB pour les sons complexes    
et pratiquement toujours entend à partir de 1 dB.

A revoir peut-être dans les ouvrages traitant de l'audition.

[quote pid="220800" dateline="1730211909"]

Selon la physiologie auditive, cette valeur de 0.5 dB est la limite inférieure 
de perception auditive du changement de niveau d'un son continu.

C'est assez subjectif comme critère. A quelle fréquence ? A quelle niveau SPL ? Changement de niveau instantané ? Si changement, difficile de parler d'un son continu. A mon sens, le "recouvrement" est fonction de l'ordre du filtre
et peut s'évaluer suivant la pente du tracé (Flow / Fhigh).
Jean-Marc.
[/quote]

Je tiens cette valeur de 0.5 d'ouvrages que j'ai consultés 
à la bibliothèque de la Cité des Sciences, PARIS 19ème.

*
Le recouvrement est effectivement fonction de l'ordre des filtres.
Roland THX m'a indiqué que, dans le monde professionnel,
il en est utilisés de pentes vertigineuses.

Il est d'autres où l'on recherche quelque chose d'autre,
techniquement tout aussi captivant.