Pourquoi les enceintes sont-elles de tailles différentes ?

Lorsque vous vous dirigez vers votre spécialiste local de l'électronique mobile à la recherche de nouveaux haut-parleurs, il y a quelques critères à garder à l'esprit. Le choix d'une taille d'enceinte peut se faire de deux manières :vous pouvez choisir quelque chose qui correspond à un emplacement de montage spécifique ou vous pouvez choisir en fonction des caractéristiques de l'enceinte par rapport à sa taille. Êtes-vous intéressé à savoir pourquoi les haut-parleurs sont disponibles en différentes tailles ? Bien! Vous êtes au bon endroit.

Que fait un orateur ?

C'est le travail d'un haut-parleur de convertir le signal électrique de votre amplificateur en mouvement. Le mouvement du cône du haut-parleur excite l'air qui l'entoure. Au fur et à mesure que le cône avance, l'air devant le cône est mis sous pression. Lorsque le cône se déplace vers l'arrière, l'air se raréfie. Ces ondes de pression s'étendent du haut-parleur et nos oreilles détectent ces infimes changements de pression comme un son. Assez simple, n'est-ce pas ?

Éléments à prendre en compte en termes de reproduction du son

Quand il s'agit de reproduire des sons, plus la fréquence est basse, plus il est difficile de produire le son. Pour chaque doublement de fréquence, le cône du haut-parleur doit se déplacer d'un quart de la distance pour produire le même niveau de sortie. Par exemple, si votre subwoofer doit se déplacer de 2 mm pour produire 95 dB de sortie et 40 Hz, il n'a qu'à se déplacer de 0,5 mm pour reproduire 95 dB à 80 Hz. Pour reproduire 95 dB de sortie à 160 Hz, le cône n'a qu'à se déplacer de 0,125 mm.

La taille d'un cône de haut-parleur affecte la quantité de son que le haut-parleur créera pour une quantité donnée de signal d'entrée. Généralisons un peu les choses (parce que beaucoup facteurs externes affectent cette affirmation) :Un cône de haut-parleur de 12 pouces doit se déplacer deux fois plus loin qu'un cône de haut-parleur de 15 pouces pour produire la même quantité de sortie à une fréquence donnée. Cela signifie également que le haut-parleur de 12 pouces nécessite plus de puissance pour produire le même son que le 15 pouces.

Plus c'est gros, mieux c'est, n'est-ce pas ?

Sur la base de cette logique, vous devez simplement sélectionner le plus grand haut-parleur possible pour chaque application, n'est-ce pas ? Eh bien, ce n'est pas si facile. Lorsque nous entrons dans les fréquences moyennes et hautes, le cône du haut-parleur doit se déplacer d'avant en arrière très vite. Une tonalité de 1 000 Hz nécessite que le haut-parleur avance et recule 1 000 fois par seconde. Une tonalité de 10 kHz nécessite 10 000 de ces mêmes mouvements par seconde. Si nous utilisons un gros haut-parleur avec un cône relativement lourd, c'est très difficile de suivre le signal d'entrée. Pourquoi? Inertie.

Utilisons une analogie pour expliquer cela. Imaginez que vous assistez à un défilé et que vous agitez un drapeau. Le poteau mesure 6 pieds de long et le drapeau à l'extrémité mesure 3 × 5 pieds. Vous agitez le drapeau d'avant en arrière aussi vite que vous le pouvez. Même si vous êtes vraiment fort, le plus rapide que vous puissiez faire est d'aller et venir une fois, peut-être deux fois par seconde. Maintenant, regardez le petit enfant debout à côté de vous lors du défilé. Il a un petit drapeau en papier de 2 × 3 pouces sur un bâton en plastique de 5 pouces de long. Ses petites mains peuvent agiter ce drapeau d'avant en arrière cinq ou six fois par seconde.

Les ingénieurs de haut-parleurs doivent équilibrer plusieurs caractéristiques pour atteindre des objectifs spécifiques pour une conception donnée. Comparons le poids d'un cône de haut-parleur pour un subwoofer de 10 pouces à celui d'un médium de 10 pouces utilisé dans les concerts et les systèmes de sonorisation. Un sous-marin typique de 10 pouces conçu pour lire des fréquences inférieures à 150 Hz a un assemblage de cône (cône, bobine mobile, ancien, moitié de l'araignée et moitié du contour) qui pèse environ 150 grammes. Un haut-parleur de 10 pouces conçu pour être utilisé dans les fréquences moyennes (150 à 1 kHz) a une masse conique d'environ 40 grammes.

De toute évidence, l'ensemble plus léger peut se déplacer plus rapidement et suivre la reproduction des fréquences plus élevées.

Est-ce que le briquet est meilleur ?

Nous sommes maintenant confrontés à l'énigme de l'équilibre entre la sortie basse et haute fréquence. Un cône plus léger se déplacera plus rapidement et est capable de produire une sortie haute fréquence étendue. Un cône plus lourd a une fréquence de résonance plus faible et peut donc produire plus de sortie à basse fréquence. Combinez ces généralisations avec des problèmes électriques affectant l'inductance de la bobine acoustique, et nous entravons davantage la sortie haute fréquence. Il commence à devenir clair que nous avons besoin d'enceintes de tailles différentes pour différentes applications.

Caissons de basse

La plupart des subwoofers sont dimensionnés de 8 à 18 pouces. Étant donné que les subwoofers sont conçus pour lire des fréquences inférieures à 100 Hz dans les applications audio de voiture, ils ont besoin d'une grande capacité d'excursion et d'une faible fréquence de résonance. Cela signifie que les subwoofers auront des cônes relativement lourds. À des niveaux d'excursion élevés, les cônes sont exposés à des contraintes importantes, de sorte que le cône doit être solide, ce qui contribue encore à leur poids. Les subwoofers doivent gérer beaucoup de puissance. Cette puissance nous permet de déplacer le cône sur des distances relativement importantes. La gestion de la puissance nécessite des composants plus gros sous la forme de bobines mobiles et d'enroulements de grand diamètre.

Pilotes de graves médiums

Un haut-parleur médium dédié est généralement conçu pour jouer entre 50 et 500 Hz environ. Les tailles sont généralement de 6,5 à 8 pouces, mais certaines personnes ont utilisé des pilotes de 10 et 12 pouces. Le cône doit être plus lourd que celui d'un médium, mais pas assez lourd pour le ralentir pour les fréquences plus élevées.

Si vous regardez le contenu fréquentiel d'un interprète, vous verrez que de nombreuses voix s'étendent jusqu'à 100 Hz. La précision de la vitesse est importante dans cette gamme de fréquences. Les résonances et le comportement non linéaire provoquent une distorsion harmonique. Ceci est souvent perçu comme de la « chaleur » dans la région des basses moyennes. Nous ne voulons rien de plus dans notre musique, donc la précision est ce qui compte.

Haut-parleurs de milieu de gamme

Les haut-parleurs médium deviennent un équilibre entre plusieurs caractéristiques différentes. Bien sûr, le cône doit être relativement léger, mais la gestion de la linéarité et de la distorsion devient une priorité encore plus élevée. Il est plus facile d'entendre la distorsion aux fréquences moyennes. Le cône doit équilibrer la masse, l'amortissement et la résistance pour éviter de se déformer et de provoquer des harmoniques. La suspension doit être très linéaire.

La gestion de l'inductance devient également un problème plus important car elle peut réduire la sortie haute fréquence. Les pilotes de milieu de gamme pour les applications audio de voiture typiques varient en taille de 6,5 pouces et 6 × 9 pouces sur le grand côté jusqu'à aussi petit que 2,5 pouces. De nombreux haut-parleurs de milieu de gamme essaient de faire double emploi en tant que haut-parleurs de bas-médium pour une utilisation dans des systèmes audio à deux ou trois voies. Bien qu'il s'agisse d'un compromis mineur, c'est une nécessité. Nous considérons que les haut-parleurs de milieu de gamme couvrent la plage de 100 Hz à 3 000 ou 4 000 Hz.

Tweeteurs

Pour reproduire des fréquences supérieures à 2,5 kHz, les tweeters ont besoin de cônes très légers. Les cônes de tweeter ne bougent pas très loin, ils ne nécessitent donc pas beaucoup d'excursion, mais il doit toujours y avoir une suspension. Les résonances dans le cône peuvent faire des ravages avec la réponse en fréquence. Les tweeters haut de gamme peuvent utiliser des fonctionnalités telles que le ferrofluide dans l'espace pour améliorer la gestion de la puissance. Les tweeters haut de gamme peuvent également inclure un capuchon de pièce polaire en cuivre pour réduire l'inductance et la distorsion.

Considérations sur la directivité

Une autre considération lors du choix des haut-parleurs est que tous les haut-parleurs au-dessus d'une certaine fréquence commencent à devenir directionnels. La directivité fait référence à une réduction de la sortie haute fréquence lorsque vous vous déplacez hors axe par rapport au haut-parleur. Si vous choisissez vos enceintes et concevez votre système avec soin, vous pouvez minimiser l'effet de la directivité. La seule véritable considération serait d'avoir vos tweeters pointés vers vous.

Le jeu d'équilibre

Les applications des informations contenues dans cet article varient en fonction de votre objectif global pour la mise à niveau de votre système audio. Un ensemble simple de haut-parleurs coaxiaux de remplacement sera choisi en fonction de la taille de l'application. Si vous construisez un système audio haut de gamme avec plusieurs amplificateurs, canaux, traitement du signal numérique et emplacements de montage d'enceintes personnalisés, il est alors plus important de choisir les bonnes enceintes en termes de qualité et d'application prévue.

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