Mise à jour : 2 avril 2024
Lors d'une écoute collective avec mes petits camarades de jeux audio, ceux-ci ont ressentis une gène dans le medium, quelque chose se situant au voisinage de la fréquence de coupure. Le système faisant appel à la technologie numérique était paramétré en 12 dB / 600 Hz en Butterworth. Ce type de filtrage fait apparaître une bosse de 3 dB à la fréquence de coupure. Le numérique permet de mofifier les paramètres en un claquement de doigts et le filtrage fut alors activé en Linkwitz-Riley qui fourni une réponse plate à le fréquence de coupure. Immédiatement le son nous a paru plus propre.
Fort de cette expérience et donc, après avoir vécu de nombreuses années avec le filtrage numérique, j'ai eu envie de ressortir une vieille carte de filtrage analogique que j'ai adaptée au système "en ville" en adoptant une fréquence de filtrage de 600 Hz en 12 dB/octave et un filtre de type Linkwitz-Riley. (ce filtre est décrit ici : Un filtrage analogique)
A paramètres identiques : Fréquence de coupure et type de filtre, j'ai trouvé que l'écoute était subjectivement bien meilleure qu'avec le filtre numérique. Ca m'a quand même pas mal surpris.
Parcourant régulièrement les forums audio, la synthèse que je fais des divers modes de filtrage en terme de qualité est la suivante :
1. Le filtrage passif avant amplification
2. Le filtrage passif classique (après amplification)
3. le filtrage actif analogique
4. Le filtrage actif numérique
Bref, tout cela pour dire qu'à travers cela, l'idée de réaliser un filtre actif analogique en 4 voies destiné à mes enceintes Jalucine 24 m'est apparu évident. Le filtrage passif actuel s'avère un peu irrationnel, voir, manque un peu de précision et le réglage du niveau entre les haut-parleurs n'est pas du tout aisé.
Le choix du type de filtre étant arrêté, se pose alors le choix de la pente de filtrage. 1. 6 dB/octave. Classique, très connu et relativement adapté à l'enceinte Jalucine auquel je le destine, puisque les fréquences de coupure des haut-parleurs sont assez éloignées des limites de réponse des Haut-parleurs. mais l'inter-modulation est toujours importante... C'est le choix du concepteur en filtrage passif. 2. 12 dB/octave, simple, plus efficace que le 6dB. Ce schéma fonctionne à merveille sur mon système "En ville". Donc... 3. 18 dB/octave. Très efficace, mais plus complexe.
L'idée est donc de réaliser quelque chose comme ça :
Un filtrage composé de plusieurs cellules de filtrage en 12 dB.
Un buffer pour ne pas trop charger la source et qui fourni l'énergie adéquate pour les cellules qui suivent.
Deux cellules passe-bande pour les hauts-parleurs intermédiaires
Et même une cellule passe-haut à très basse fréquence (16 Hz) pour limiter les débattements du haut-parleur en charge du grave.
Evidemment je ne suis pas parti de rien car connaissant les réalisations de KMTech (voir le filtre stéréo que j'ai évoqué ci-dessus) je me suis empressé de voir si ce fabricant ne produisait pas un PCB de filtre en 4 voies.
J'ai effectivement trouvé ce PCB qui est disponible nu, c'est à dire qu'il ne fait pas l'objet d'un kit comprenant tous les composants. (Il va falloir aller à la pêche !)
A ce stade, un premier problème (pour moi) se pose car ce circuit est destiné à accueillir un filtre de 12dB/Octave, mais de type Butterworth, ce qui, pour les raisons exprimées précédemment ne me convient pas.
En fait, le schéma doit subir quelques modifications !
A gauche, le schéma original et à droite le schéma mettant en évidence les composants qui doivent être supprimés pour passer d'un fonctionnement en Butterworth à un fonctionnement en Linkwitz-Riley.
La suppression de ces composants ont un impact sur les formules de calcul qui sont alors différentes :
Pour le Butterworth, F = 1/ (√2.π.R.C)
Pour le Linkwitz-Riley, F = 1/ (2.π.R.C)
C'est cette dernière que j'ai utilisé pour calculer les éléments du filtre
Le schéma mis à jour :
La question est donc alors, comment utiliser le PCB fourni ? Une petite étude s'impose :
Les traits jaunes surlignent les pistes (existantes) du PCB et en rouge les endroits ou il a lieu d'insérer un strap (dans ce cas, de supprimer une résistance) ou de supprimer un composant (ici, un condensateur)
Les valeurs figurant sur cette image sont celles que j'ai retenues et qui donnent les fréquences de coupures indiquées.
Une remarque à propos du schéma du filtre publié ci-dessus.
Il fait apparaître sur chaque sortie, exceptée sur la voie grave, un potentiomètre linéaire ou plus précisément un trimmer (genre de potentiomètre miniature).
Ce potentiomètre est du type linéaire car il s'agit ici de régler un niveau de tension, ce qui permet, en fonction de l'angle de rotation d'avoir une idée de l'atténuation, ce que ne permet pas un potentiomètre à variation logarithmique.
Il apparaît clairement ici qu'avec un potentiomètre linéaire réglé à 50% de sa course, l'atténuation est de 6 dB (les valeurs des résistances de chaque coté du curseur sont égales). Un potentiomètre à variation logarithmique est à 10% de sa valeur pour 50% de sa rotation.
Le sens de rotation indique une augmentation de l'atténuation (si si, c'est un atténuateur !)/p>
Au cas ou on souhaiterait une atténuation plus importante, en insérant une résistance en série (de même valeur que celle du potentiomètre) avec le potentiomètre, on augmente l'atténuation de 6 dB ce qui permet de décaler légèrement l'angle de rotation vers le milieu de la course et qui selon l'atténuation envisagée rend le réglage plus facile.
Il s'agit maintenant de passer à la réalisation et mettre tout ça dans une "belle" boîte, mais fidèle à ma manière de procéder, je réalise une petite simulation à l'échelle 1/2 :
La carte alimentation symétrique est un module tout fait pour fournir le +/- 12V nécessaire à l'alimentation des cartes de filtrage.
La petite carte avec des rectangles orange est un module prêt à l'emploi qui est un sélecteur de sources à relais dont la source sélectionnée par un petit contacteur à 4 positions est signalée par une led.
Le petit bloc noir à gauche du sélecteur à relais est un ensemble prise IEC et filtre Schaeffner dont l'influence sur la dynamique (critiquée par certains) doit être négligeable puisque ces filtres n'amplifient rien.
La réalisation
Très proche de la simulation.
La photo est perturbée par l'éclat de la diode Led témoingnant du fonctionnement de la carte d'alimentation. (J'en ferai une autre...)