LA CORRECTION EN AMPLITUDE positive / négative - 07/11/2024
Un calibrage home cinéma ou HiFi nécessite de corriger la réponse des enceintes en amplitude pour minimiser les altérations liés aux ondes stationnaires de la pièce sous la fréquence de Schroeder, pour corriger la tonalité en fonction du niveau d’écoute, pour obtenir une meilleure clarté, pour supprimer de l’agressivité… Pour vulgariser, la correction en amplitude, c’est de l’égalisage. Et tout égaliseur donne la possibilité de monter le niveau sur certaines fréquences ou de le diminuer. Attention, cela n’impacte pas que la réponse en amplitude. Il faut aussi considérer la partie temporelle comme la phase des signaux électriques, la phase acoustique, le retard de groupe, la puissance nécessaire en fonction du niveau d’écoute… Sur tout cela, il circule certaines règles, plus ou moins fondées, voir infondées, qui sont appliquées sans être comprises. Ce qui est bien dommage. Démêlons le vrai du faux.
Les outils pour faire de la correction en amplitude
On a dans l’ordre un égaliseur graphique numérique, un égaliseur graphique analogique, un DSP avec égaliseurs paramétriques, un système de calibrage automatique avec courbe cible. Tout ces systèmes permettent de modifier la réponse en amplitude d’une enceinte ou d’un caisson de grave. Cela peut avoir des effets de bord plus ou moins importants sur l’aspect temporel comme la phase et le temps groupe. La croyance populaire colportée par des personnes « mal informées » et/ou le marketing, veut que c’est effets de bord sont forcément néfastes. Nous allons voir que non. Certains DSP ou même amplificateurs ou pré-amplificateurs peuvent contrôler les aspects temporel avec l’utilisation de filtres spécifiques FIR nécessitant une certaine puissance de calcul. La majorité des systèmes de calibrage ne dispose pas de tels filtres et utilise des filtres IIR. Ce sont ce type de filtres qui sont utilisés pour les corrections effectuées ci-dessous.
Voici ci-après des exemples de correctifs réalisés par un système de calibrage automatique.
Les effets des corrections
Une correction en amplitude positive sur une plage de fréquence donnée va augmenter la puissance nécessaire sur cette plage de fréquence. La puissance double tout les +3dB. Une correction négative va diminuer la puissance. Elle est divisée par 2 tous les -3dB. Vous pourrez lire par endroit que la correction positive est interdite. Affirmer cela, c’est juste avoir acquiescer ce qu’une autre personne à affirmer haut et fort, et par effet de mimétisme, la règle a été intégrée et relayée sans être comprise.
Voici tout de suite des mesures sur la correction d’un caisson de grave bass reflex en pièce dédiée. Tout y est passé : correction 1 « normal » entièrement proposé par REW. Correction 2 « normal » entièrement proposé par REW sans filtres positif. Correction 3 en full négatif sans filtres positifs. Correction 4 en négatif avec des filtres positifs. Et correction 5 avec un maximum de filtres positifs. Il n’est pas question ici de juger la qualité des calibrages, mais de juger les différences. Pour juger de la qualité d’un calibrage, faut-il encore pouvoir l’associer au rendu sonore.
En rouge, la mesure en amplitude du caisson sans correctif. C’est le point de départ. Toutes les autres courbes sont les mesures des résultats obtenus avec les différentes corrections en amplitudes cités précédemment.
Ici, la distorsion. La courbe rouge reste la mesure initiale sans correctif. J’ai pu lire que faire du correctif en positif faisait grimper la distorsion sous-entendant que le signal électrique était dégradé. Après calibrage, tous les types de corrections donnent un meilleur résultat qu’avant pour la distorsion.
Ici les réponses impulsionnelles. J’ai pu lire que faire de la correction positive allait à contre sens avec la bonne démarche pour obtenir une meilleure réponse impulsionnelle. Après calibrage, tous les types de corrections donnent un meilleur résultat qu’avant.
Ici les mesures de retard de groupe. J’ai pu lire que faire de la correction positive dégradait le timing. Après calibrage, tous les types de corrections donnent un meilleur résultat qu’avant. Et je peux déjà vous dire que la meilleure courbe a été obtenu avec la correction ayant le maximum de filtres positifs.
Ici la phase du caisson. Si on fait abstraction de la rotation de phase à 68 Hz qui ne peut être traitée que par un filtre passe tout FIR, on peut encore une fois constater qu’après calibrage, tous les types de corrections donnent un meilleur résultat qu’avant.
Ici les ondelettes. Je ne mets ici que le relevé avant calibrage. Ce graphique n’est pas superposable avec d’autres. On peut voir dans le paragraphe suivant que tous les autres relevés d’ondelettes après calibrage sont meilleurs qu’avant.
Analyse des différentes corrections
Voici le détail des filtres utilisés avec un miniDSP pour obtenir les différentes mesures. Pris individuellement, certains filtres ont de fortes corrections en positif et en négatif. Il ne faut pas s’arrêter à cela. Le plus important est la courbe de correction obtenue qui englobe tous les filtres. On obtient alors le headroom, c’est-à-dire le gain maximal réellement appliqué au filtrage du caisson. La majorité des systèmes de calibrage automatique limite le gain à +6 dB dans le grave.
1) La correction en amplitude "normal" REW
J’ai nommé cette correction la correction « normal » proposé par REW, car j’ai respecté son centrage automatique de la courbe cible. J’ai autorisé les correctifs positifs. Le filtre 2 est à +9,2 dB. Le filtre 7 est à +12 dB. Mais on a également des filtres à -10,4 dB et -17,6 dB. La résultante de tous les filtres donne un headroom à +5 dB. On peut visualiser sa courbe. On constate qu’il n’y a pas autant de positif que ça. Toutes les mesures donnent de meilleurs résultats qu’avant calibrage.
2) La correction en amplitude "normal" REW sans filtre positif
J’ai gardé le centrage de la courbe cible faite par REW et j’ai interdit les filtres positifs. Le headroom est bien à 0. On verra que la plage 20-30 Hz qui n’est pas corrigée pénalise le temps groupe, la phase et forcément le rendu sonore.
3) La correction en amplitude full négatif (sans filtre positif)
Pour obtenir que des filtres négatifs, j’ai monté le niveau du LFE de +4 dB (j’aurais pu aussi baisser la courbe cible). La courbe cible se retrouve quasiment sous la mesure. J’ai interdit les filtres positifs. Le headroom se retrouve à 0, mais il aurait fallu que je mette +5. Le headroom serait resté à 0 et la plage 20-30 Hz aurait été mieux corrigée. Il faut bien comprendre ici qu’on est sur de la fausse correction en négatif. Le fait de faire +4 dB au LFE avant calibrage donne de la correction positive (headroom +4 dB).
4) La correction en amplitude en négatif
Comme avant, j’ai monté le LFE de +4 dB (j’aurais pu aussi baisser la courbe cible). J’ai autorisé les correctif positifs. J’obtiens des filtres à +6 dB, +6,1 dB, +8 dB entre 22 et 70 Hz. Pour autant, sur la courbe de filtrage, je n’ai qu’un gain max à +1 dB entre 22 et 70 Hz. C’est cela qu’il faut prendre en compte. Le gain à presque +6 dB n’est pas problématique, car il se situe sur la pente descendante du passe-pas à 24 dB/oct du LFE. Le fait de faire +4 dB au LFE avant calibrage donne de la correction positive (headroom +5 dB).
5) La correction avec un maximum de filtres positifs
Pour avoir un maximum de filtres positifs, j’ai baissé le niveau du LFE de -3 dB. Cela oblige les filtres à être positif pour atteindre la courbe cible. J’obtient des filtres à +10,5 dB, +11,2 dB, +18dB, et le headroom monte donc à +8,1 dB. On remarque que les filtres ont compensé ma baisse de niveau de -3 dB. 8-3=5 dB, le headroom du filtre 1. Notez bien que malgré un headroom à +8 dB, il n’y a pas plus de distorsion.
Comparatif des mesures des différentes corrections en amplitude
On sait déjà que tous les types de calibrage sont meilleurs qu’avant correction en amplitude et en temporalité. Mais si on devait en garder un, lequel serait-ce ? Le choix final doit aussi prendre en compte le niveau d’écoute.
1) L'amplitude
Les calibrages pour lesquels les filtres positifs ont été interdits laissent un creux entre 20 et 30 Hz. Les autres calibrages 1, 4 et 5 donnent des courbes plus linéaires. La différence dans l’infra est lié à la différence de niveau avant calibrage. C’est le calibrage 4 qui a le plus l’infra, car le niveau a été augmenté de +4 dB pour faire un calibrage en négatif. Mais on reste très proche de la réponse mesurée non calibrée.
2) La distorsion
Ce sont les calibrage sans filtre positif qui proposent le moins de distorsion dans la plage 20-30 Hz. C’est logique. La différence est faible et va surtout dépendre des capacité du caisson. Avec un caisson clos, la différence serait plus importante. Sous 20 Hz, le niveau de distorsion suit celui de la réponse en amplitude avec la plus faible distorsion pour le calibrage 5, avec le plus de positif possible.
3) La réponse impulsionnelle
Les calibrages qui ont les moins bonnes amplitudes, c’est-à-dire ceux où les filtres positifs ont été interdits, donnent les moins bonnes réponses impulsionnelles. Donc une bonne réponse impulsionnelle n’est pas lié au type de filtrage positif ou négatif. Le calibrage 5 avec un maximum de filtres positifs ne donne pas un moins bon résultat. Ce serait même le contraire avec moins d’ondulations entre 20 et 40 millisecondes.
4) Le temps groupe
Ce sont encore les calibrages sans filtres positifs qui donnent les moins bonnes mesures de temps groupe. On retrouve le creux temporel en lien avec le creux en amplitude entre 20 et 30 Hz. La meilleure mesure revient au calibrage 5 avec le maximum de filtres positifs.
5) La phase acoustique
Encore le même constat : les calibrages sans filtres positifs donnent des mesures de phase moins linéaires. La mesure la plus linéaires revient au calibrage 5 avec le maximum de filtres positifs. C’est lié à sa réponse en amplitude qui est aussi la plus linéaire.
6) Les ondelettes
Les ondelettes qui sortent du lot sont ceux des calibrages 4 et 5, avec des filtres positifs et un headroom supérieur à 0.
Le calibrage 5 revient majoritairement comme étant la meilleure correction alors que c’est pourtant celui avec le plus de correctifs à gains positifs. Mais est-ce pour autant la calibrage a privilégier ? Cela dépend du niveau d’écoute et des capacités de l’enceinte, ici un caisson de grave.
Corrections en amplitude positives et NIVEAU D'ECOUTE
Voici les mesures en amplitudes des calibrages 1, 4 et 5. Prenons la fréquence à 50 Hz où toutes les courbes sont au même niveau. Ce qu’il faut bien comprendre, c’est que quelque soit le type de filtre utilisé pour obtenir l’amplitude à 50 Hz, qu’il y ait eu du gain positif ou négatif, à 50 Hz, le signal électrique et la puissance fournie au HP seront parfaitement identique entre les différents calibrages. A 30 Hz, c’est exactement la même chose et à 20 aussi.
Maintenant, qu’en est-il de la plage 20-30 Hz où on observe un boost par rapport à la mesure sans calibrage ? Il va y avoir ici une consommation supérieur en puissance qui va être acceptable ou non en fonction des capacités du caisson et du niveau d’écoute. Si on se réfère au calibrage « normal » 1, on a à peu près +5 dB sur la plage 20-30 Hz.
Imaginons que le caisson soit capable de tenir le niveau d’écoute de référence avec des pics à 115 dB SPL au point d’écoute sans distorsion (volume sur l’ampli à 0 dB, courbe rouge) et que votre niveau d’écoute usuel est à -10 dB (courbe verte). Le boost de +5 dB reste dans les capacités de fonctionnement du caisson. Et une chose à bien comprendre, c’est qu’il n’est pas plus dangereux pour le HP d’écouter à -5 dB (courbe bleue) sans correction que d’écouter à -10 dB avec une correction de +5 dB. La puissance et les contraintes mécanique exercées au HP sont exactement les mêmes à cette fréquence de 25 Hz pour les 2 niveaux d’écoute (courbes verte avec correction et courbe bleue sans correction). L’inconvénient de ce boost, c’est qu’il va limiter le niveau d’écoute maxi. Si avant calibrage on pouvait écouter au niveau de référence (0 dB, courbe rouge), après calibrage, ce n’est plus possible. On est limité à un volume à -5 dB.
Donc voilà pourquoi il faut prendre en compte le niveau d’écoute et les capacités du matériel pour calibrer une installation. Si on souhaite continuer à écouter au niveau de référence, il faudra choisir le calibrage 3 en tout négatif. La correction n’est pas la meilleure, mais on ne limite pas le niveau d’écoute. Si on n’exploite pas à 100% le caisson et que le niveau d’écoute est à -10 dB, on peut choisir la calibrage « normal » 1 ou 5 avec filtrages positifs. La solution radicale et de surdimensionner son caisson pour avoir suffisamment de marge de manœuvre pour autoriser du boost (si le boost donne de bons résultats).
Conclusion sur la correction en amplitude positive ou négative
Dire que faire de la correction en positif c’est interdite, c’est une erreur liée à un manque de connaissances, à un manque de discernement et un manque de compréhension des différentes données techniques qui compose un système. Et le niveau d’écoute fait parti des données composant ce système.
Faire de la correction en amplitude uniquement en négatif n’est pas garant du meilleur résultat. Il a cependant le mérite de ne pas restreindre le niveau d’écoute maxi.
Faire de la correction en amplitude avec du gain et des filtres positifs n’est absolument pas synonyme de dégradation du rendu ou de dégradation de matériel. Mais il faut pour cela prendre en compte les capacités du système et donc le niveau d’écoute. Faire attention aux amplis surdimensionnés. Je ne partage pas du tout la préconisation de l’ampli ayant 2 fois la puissance d’un HP pour l’alimenter.
Il est souvent question de la réponse impulsionnelle pour jauger de l’amélioration apportée par un calibrage. J’en parle ici concernant Dirac et son discutable Bass Control. La réponse impulsionnelle ne dépend pas directement du type de correction qu’on applique dans les filtres. Je viens d’en donner la preuve. C’est bien plus complexe que ça. Il faut considérer les caractéristiques techniques mécaniques du ou des HP concernés, l’association avec l’ampli et le fameux facteur d’amortissement, également l’ébénisterie, les aspects d’alignement temporel et un point qui ne change pas : l’acoustique de la pièce.
Attention donc aux idées reçues relayées un peu trop facilement. Faire preuve de pragmatisme et de discernement évite de tomber dans certains pièges.
