5.4 Comment aligner les haut-parleurs ?


Sommaire

        5.4.1 Comment vérifier l'alignement temporel des haut-parleurs ?
       
5.4.2 Comment vérifier l'alignement temporel d'un système 5.1 ?


5.4.1 COMMENT VÉRIFIER L'ALIGNEMENT TEMPOREL DES HAUT-PARLEURS ?


Un aspect important pour la largeur de l'image sonore et la dynamique subjective est l'alignement temporel des différents haut-parleurs.
Toutefois il n'est pas simple d'interpréter la réponse impulsionnelle pour retrouver les pics de chaque haut-parleur.

Voici quelques illustrations pour illustrer cette difficulté.

La figure ci-dessous représente la réponse impulsionnelle d'un filtre passe-haut de Butterworth d'ordre 3 de fréquence de coupure 1kHz.
L'échelle horizontale "smpl" (sample) représente le numéro de l'échantillon.

La figure suivante représente la réponse d'un filtre passe-bas de Butterworth d'ordre 3 de fréquence de coupure 1kHz.
Le retard du grave sur l'aigu apparaît clairement puisque le sommet de l'impulsion est passé de l'échantillon 24000 à l'échantillon 24016.
La fréquence d'échantillonnage étant ici de 48 kHz, on en déduit un retard moyen du passe-bas de (24016-24000)/48k ~ 0,3 ms.

La figure suivante représente la réponse globale grave - aigu.
Habituellement pour un Butterworth d'ordre 3 les passe-bas et passe-haut sont en opposition de phase, d'où le signe moins pour l'aigu.
Il est maintenant difficile de retrouver les sommets des réponses impulsionnels de chaque haut-parleur et d'en déduire le retard du grave.

La dernière figure représente la même réponse globale avec la vue spectrogramme de Adobe Audition.

La visualisation de l'impulsion en fonction du temps pour chaque fréquence permet maintenant de calculer le retard du grave par rapport à l'aigu.
On retrouve ici le retard de 16 échantillons soit environ 0,3ms.


Ces figures sont théoriques puisqu'elles supposent des haut-parleurs parfaits.
Toutefois la méthode reste utilisable pour des enceintes réelles.

Voici, par exemple, ce que l'on obtient avec le système Onken 4 voies :

Cette figure est extraite de la conférence de Jean-Michel Le Cléac'h à l'ETF04.
Il apparaît nettement des décalages entre les différentes voies qui ont des origines diverses (géométrie, filtrage).
Le passage à un filtrage numérique (qui permet de corriger les délais de chaque voie) est ici nécessaire pour obtenir un alignement correct.


Cet alignement doit donc être vérifié à partir de la réponse impulsionnelle en utilisant l'affichage spectrale d'Adobe Audition ou en filtrant la réponse globale afin d'isoler la réponse de chaque haut-parleur.
La méthode de vérification de l'alignement temporel est détaillée dans ce document :

Aurora_pour_les_nuls_vol3.zip


A titre d'illustration voici comment a été aligné le caisson de grave de droite.
La réponse impulsionnelle de l'ensemble caisson de grave + enceinte principale avec les délais calculés par défaut par le Tact TCS :

La réponse impulsionnelle filtrée avec un passe-bas FFT à 106 Hz :

La mesure montre un retard important du grave de 855 échantillons soit 17,8 ms, l'équivalent de 6,1m !
Ce retard important a plusieurs origines :
- L'échantillonnage de la mesure du grave se fait à 1500Hz, soit une précision modeste de 0,67ms (23cm)
- Le Tact a des difficultés pour mesurer correctement le délai de la voie grave (les deux subs sont à même distance du microphone, et pourtant le Tact calcule comme délais 0ms pour le caisson de gauche et 3,33ms pour le caisson de droite)
- Le calcul du Tact ne prend pas en compte les délais introduit par la correction et le filtrage (environ 5 à 15ms en fonction de la fréquence de coupure et de la pente du filtre).
Dans ce contexte de l'utilisation du Tact, il est donc nécessaire d'effectuer des mesures indépendantes pour obtenir un bon alignement temporel.


Il faut remarquer que les enceintes commerciales ne sont pas systématiquement correctement alignées.

Un exemple, la B&W 800D à 20000 euros la paire.

D'après la documentation technique
le tweeter n'est pas reculé afin de compenser le déphasage introduit par le passe-bas du médium mais avancé de 4cm par rapport au médium (la moitié de la longueur d'onde à 4kHz). 
http://www.fransvaneeckhout.be/bw/bw_images/800_Development_Paper.pdf
Ce mauvais alignement temporel est clairement visible sur la "step response".
Il y a environ 0,24 ms entre la réponse du tweeter et celle du médium (lui même très en avance sur le grave) :

La justification probable de ce choix commercial est : Quand on dépense beaucoup d'argent dans un tweeter diamant, il faut que ça s'entende !



5.4.2 COMMENT VÉRIFIER L'ALIGNEMENT TEMPOREL D'UN SYSTÈME 5.1 ?


Après avoir aligner les haut-parleurs de chaque enceinte, il faut maintenant aligner les enceintes entre elles.
La méthode manuelle consiste à mesurer la distance entre l'aigu de chaque enceinte et la position d'écoute et à entrer ces distances dans le processeur home-cinéma.
Pour le matériel milieu et haut de gamme, un microphone est livré. Le processeur réalise alors des mesures sur les enceintes et calcule automatiquement les délais à utiliser.

Dans les deux cas, il est souhaitable de vérifier ces délais.
La méthode proposée consiste à :
- générer un sine sweep 10 Hz -20 kHz sur 20s avec Aurora,
- créer six fichiers .wav avec ce sine sweep en décalant les sine sweep afin que la modulation passe successivement sur les enceintes gauche, centre,...
- encoder ces fichiers en DTS
    
(par exemple à l'aide de SurCode CD-DTS : http://www.surcode.com/low/cd/cd.htm ),
- lire ce fichier sur le lecteur CD branché au décodeur DTS et enregistrer avec un microphone le signal au point d'écoute,
- obtenir les réponses impulsionnelles par convolution avec Aurora,
- comparer les délais des impulsions.

Voici l'enregistrement au point d'écoute d'un signal 5.1 DTS (sine sweep 10 Hz -20 kHz de 20 s sur chaque canal successivement :

Puis après convolution avec Aurora afin d'obtenir les réponses impulsionnelles :

Avec un bon alignement temporel de chaque enceinte, le délai doit être identique entre deux impulsions successives.

(MAJ 26/04/2013)

Le fichier .wav, contenant les 6 canaux encodés en DTS se trouve ici après compression au format zip :
https://docs.google.com/file/d/0BwTS40IaQa16Vlo4Ukl5aUZyeVk/edit?usp=sharing




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