@@@F_Titel le VTP @@@F_Text @@@F_Untertitel un système de grave spécial @@@F_Text @@@F_Textfett projet: E. Fikier @@@F_Text @@@F_Einleitung On connaît, dans le monde merveilleux des enceintes Hi-Fi, 5 principes de construction: l'enceinte close, la bass-reflex, l'enceinte à pavillon (horn), la ligne de transmission et le système à évent ouvert. La VTP (Voigt Tapered Pipe) est un système à évent ouvert qui combine les avantages de l'enceinte à pavillon et de la ligne de transmission. Nous allons, dans le présent article, examiner d'un air critique les performances acoustiques de ce tuyau musical. @@@F_Text Lors de la reproduction des sons graves, les ondes sonores produites à l'avant et à l'arrière du haut-parleur s'annulent. L'avant et l'arrière du reproducteur doivent, pour cette raison, rester séparés. L'une des solutions consiste à monter le haut-parleur dans un volume clos; cette approche présente cependant l'inconvénient d'une augmentation de la fréquence de résonance du reproducteur. Sur un coffret bass- reflex un évent bass-reflex (dit résonateur d'Helmholtz) assure un accord sur une fréquence grave. On dispose ainsi d'une reproduction des graves plus présente que dans le cas d'une enceinte close. L'inconvénient par rapport par un système clos est une reproduction des impulsions moins bonne. @@@F_Textfett Convertisseur acoustique @@@F_Text Les systèmes à pavillon ont toujours pu s'honorer d'un club d'adhérents fanatique. Les amateurs des enceintes à pavillon vantent le rendement élevé, la dynamique et la faible distorsion de «leurs» pavillons. Les enceintes à pavillon les plus connues portent les noms fameux de Webster, Wilson, Klipsch ou Lowther. Les pavillons présentent pour la plupart une structure exponentielle. La surface est, de la gorge jusqu'à l'embouchure, en augmentation constante. Un mouvement faible du haut-parleur se traduit, dans la gorge, par une pression élevée. À l'embouchure on a mise en mouvement d'une masse d'air importante à une pression faible. Une meilleure adaptation acoustique permet d'augmenter le rendement de près de 50%. Le haut-parleur du système ne se déplaçant que peu, la distorsion reste faible. @@@F_Textfett Résonateur à tuyau @@@F_Text À l'image du pavillon, la ligne de transmission (TL) connaît son équipe de «supporters» fervents. Ces amateurs irréductibles n'arrêtent de parler de qualités telles que transparence du son, ainsi qu'une reproduction sans coloration jusque dans l'extrême-grave. Parmi les systèmes TL les plus connus on compte, le Rogers Monitor, très populaire dans les cercles d'amateurs de réalisations personnelles et le S.O.T.A (State Of The Art). Dans sa forme la plus simple, une ligne de transmission n'est en fait qu'un tuyau dont l'une des extrémités est fermée. La fréquence à laquelle on obtient une oscillation de l'air avec le haut-parleur est fonction de la longueur du tuyau. La fréquence de résonance fs répond à la formule: fs = c / (l x 4), équation dans laquelle c représente la vitesse du son (344 m/s) et l la longueur [en m] du tuyau. Un tuyau d'une longueur de 2 m aura ainsi une fréquence de résonance de 344 / (2 x 4) = 43 Hz. La reproduction de sons graves exige partant un tuyau d'une longueur relativement importante. Il est courant de rencontrer, dans le cas d'une ligne de transmission, une longueur de tuyau de 2 à 3 mètres. Une telle longueur n'étant pas présentable dans un salon, on procède purement et simplement à un repliement du tuyau. @@@F_Textfett Renvois @@@F_Text Outre la fréquence de résonance proprement dite (40 Hz par exemple), une ligne de transmission produit également les harmoniques de cette fréquence, c'est-à-dire 80, 120, 160, 200 et 240 Hz etc... Ces harmoniques se traduisent par des accidents (bosses) sensibles dans la caractéristique de fréquence. Le remplissage du tuyau à l'aide de matériau d'amortissement telle que laine à longues fibres se traduit par un amortissement de ces «renvois» acoustiques et une courbe de réponse en fréquence plus plate. De par l'importante résistance acoustique derrière le woofer la masse dynamique augmente, ce qui se traduit par une diminution de la fréquence de résonance. Le frottement de l'air dans le matériau d'amortissement produit en outre un effet isotherme, l'énergie vibratoire des ondes sonores se transformant alors en chaleur. Selon la densité de compression du matériau, la vitesse du son peut passer de 344 m/s à une valeur comprise entre 280 et 320 m/s. Une célérité du son plus faible permet de diminuer la longueur du tuyau. @@@F_Textfett Variations de pression @@@F_Text Le transducteur à tuyau ouvert prend las forme d'un tuyau cylindrique ou parallélépipédique dont l'une des extrémités est fermée. Ce système produit, comme la LT, outre la résonance propre du tuyau, les harmoniques correspondantes. La Pied-Piper de la société TSN de Haarlem est un exemple de système à tuyau ouvert. L'air pouvant entrer et sortir du coffret on a, en comparaison avec un système clos, établissement d'une pression acoustique moindre à l'intérieur du coffret. Les oscillations induites des parois du coffret restent ainsi limitées. Autre avantage: le risque de voir apparaître des ondes stationnaires devient notablement plus faible en raison de l'établissement d'une pression acoustique moindre que dans le cas d'un coffret clos. Contrairement à ce qui est le cas avec la LT, il n'est pas question de mettre du matériau d'amortissement dans le tuyau, ce qui peut, dans certains cas entraîner une mise en résonance du tuyau avec pour conséquence une coloration audible. En raison de l'absence d'amortissement dans le tuyau le woofer ne subit, à sa fréquence de résonance, qu'un amortissement négligeable. Vu l'absence de freinage mécanique c'est à l'amplificateur d'assurer l'amortissement. Ce type de système à tuyau ouvert est, partant, de manipulation délicate en ce qui concerne le facteur d'amortissement de l'amplificateur. @@@F_Textfett Le VTP (Voigt Tapered Pipe) @@@F_Text Une des variations sur le thème tuyau ouvert est le tuyau conique (cf. figure 1). Son principe a été développé au début des années 30 par Paul Voigt. Au Royaume-Uni le VTP est connu, dans le monde des amateurs d'enceintes de fabrication-maison sous les noms de «Basset» et «Monolith». On retrouve, dans l'étude «Howard Castle» une application commerciale récente d'un VTP replié. Le transducteur est un tuyau conique sur lequel on a monté, au 1/3 de sa longueur, le woofer. Tout comme avec une ligne de transmission, la résonance du tuyau est fonction de la longueur. De manière à lui garder une certaine compacité, le tuyau est soumis la plupart du temps à un repliage. Comme dans le cas d'un pavillon, le tuyau travaille, de par sa forme conique, en convertisseur acoustique. Le moindre débattement du woofer se traduit, dans la partie étroite du tuyau, par une augmentation importante de la pression. À l'embouchure du tuyau le mouvement de l'air est important et la pression faible. Le rendement aux fréquences graves augmente fortement en raison de la conversion acoustique. Le montage du haut-parleur au 1/3 de la longueur du tuyau et la forme conique se traduisent par un étalement des résonances de tuyau sur une plage de fréquences plus importante. La courbe de (réponse en) fréquence est partant plus plate que dans le cas de la ligne de transmission. De plus, la forme conique freine la naissance d'ondes stationnaires. Le VTP voit ses parois et le woofer dotés de matériau d'amortissement. L'absence d'amortissement mécanique implique l'utilisation d'un amplificateur disposant d'un facteur d'amortissement élevé. @@@F_Klickfont @@@Klickbild 11.EPS Figure 1. VTP avec une longueur de tuyau de 180 cm. L'espace derrière le woofer @@@Klickbild 11.EPS pourra être comblé avec du sable, le pied creux offrant la place nécessaire au filtre. @@@F_Text @@@F_Textfett Amortissement du VTP @@@F_Text Comme cela est le cas avec la LT, le remplissage à l'aide de laine à longues fibres se traduit par une augmentation de la masse dynamique et partant un abaissement de la fréquence de résonance. Cette laine garantit en outre un très amortissement à la fréquence de résonance. La figure 2 reproduit une mesure de fréquence du Seas WP171 NP monté dans un VTP de 180 cm (selon le croquis de la figure 1). La courbe A représente la pression acoustique au niveau du woofer. On constate clairement que, en-dessous de 150 Hz, la pression acoustique diminue de 6 dB/octave. La courbe B montre la pression acoustique à l'embouchure du tuyau. Le produit du tuyau est étalé sur une plage de fréquences étendue. La courbe C donne la pression acoustique combinée du woofer et du tuyau. Le point-3 dB se situe aux alentours de 30 Hz, un résultat excellent pour un woofer de 17 cm. @@@F_Klickfont @@@Klickbild 12F.EPS Figure 2. Caractéristique de fréquence d'un VTP avec un Seas WP171 NP. La @@@Klickbild 12F.EPS courbe A représente la mesure acoustique au niveau du woofer, la courbe B @@@Klickbild 12F.EPS montrant cette mesure effectuée au niveau de l'embouchure du tuyau, la courbe C @@@Klickbild 12F.EPS étant une combinaison de ces 2 mesures. @@@F_Text Nous vous proposons, en figure 3, la mesure de l'impédance du woofer du VTP. La courbe A représente l'impédance du Seas dans un compartiment clos de 14 l. La courbe B montre l'impédance de ce transducteur dans le VTP de 180 cm. L'examen de cette seconde courbe montre que la résonance du woofer est parfaitement amortie (dans les 2 cas une self de 2 mH7 a été prise en amon...
arturo291