Caisson de basses – une nécessité ?
Par David Susilo: (Photographer, ISF, Control4, CEDIA,
THX Certified Professional and HAA Member)
La tendance vers les enceintes acoustiques principales, petites et faciles à dissimuler a alimenté une augmentation de l’utilisation de caissons de basses. Les enceintes principales compactes ainsi que les haut-parleurs au mur ou au plafond, sont souvent cruellement faibles en basses fréquences et la plupart d’entre eux ne peuvent pas atteindre 120 Hz ou plus bas. Les grandes enceintes acoustiques autoportantes, qui sont normalement plus chers, ont souvent une bonne reproduction de basses fréquences mais esthétiquement, elles peuvent être inacceptables. Malgré tout, la plupart d’entre elles ne peuvent pas atteindre des fréquences inférieures à 32 Hz sans avoir un affaiblissement discernable des basses fréquences. Également, le placement en salle des enceintes offrant la meilleure image stéréophonique n’est presque jamais la zone de placement idéale pour la reproduction des basses fréquences les plus profondes. À cause de cela et afin d’avoir une pleine bande passante reproduite fidèlement par votre système, vous devriez toujours utiliser un caisson de bases.
Un caisson de basses (subwoofer) est une enceinte dédiée aux basses fréquences, généralement amplifiée de façon autonome, qui renforce les basses profondes qui ne sont pas reproduites par la plupart des enceintes acoustiques principales. Les subwoofers sont spécialisés et ne sont pas (et ne devraient jamais) reproduire les moyennes ou les hautes fréquences, même si certaines exceptions existent certainement tel le module de basses de Bose (remarques que Bose ne nomme pas ceux-ci des subwoofers ou caisson de basses mais des « modules de basses ») qui a tendance à aller vers et au-delà de 120 Hz. Ils sont conçus pour reproduire les notes plus profondes dans l’énergie du spectre et les basses fréquences musicales fournies par les enregistrements musicaux et surtout (plus important) les bandes sonores de cinéma maison. La plupart des enceintes acoustiques principales sont passives (non amplifiées). Par contre, la plupart des caissons de basses comprennent un amplificateur de puissance créant la puissance brute nécessaire pour produire proprement des basses profondes sans voler ou taxer la puissance de l’amplificateur de votre récepteur. Un caisson de basses idéal gère habituellement les fréquences inférieures à 80 Hz (en moyenne)… plus le point de coupure est bas, meilleur est le résultat final.
Un caisson de basses de qualité ne doit pas seulement fidèlement reproduire les notes basses profondes avec autorité, mais aussi le LFE (Low Frequency Effect, ou le « .1 » d’un système 5.1 / 7.1) avec aplomb et gusto. Sa présence dans le système permet également au récepteur-amplificateur de reproduire les notes graves et moyennes plus proprement. Le fardeau de reproduire les basses profondes, le plus difficiles à alimenter (en puissance) est pris en relève par le caisson de basse. Votre amplificateur et les enceintes principales travaillent de façon plus efficace et avec beaucoup moins de distorsion. Toutes sortes d’instruments, y compris les voix humaines, se font entendre plus clairement.
Pourquoi devriez-vous ajouter au moins
un grand caisson de basses à votre système ?
1. La basse profonde ajoute l’émotion, la sensation physique de présence et l’enthousiasme à une bonne performance musicale ou d’un film ! Une des raisons que les enceintes acoustiques peu couteux sont « juste OK » est qu’elles ne peuvent pas très bien reproduire des basses profondes.
2. Les subwoofers aident à résoudre les problèmes lors de la configuration et du placement des enceintes acoustiques. Il est difficile de placer les enceintes acoustiques principales là où elles sont en mesure de fournir une scène sonore réaliste et du même coup, au le meilleur endroit pour la reproduction des basses. Un caisson de basses séparé peut être placé là où la basse sonne mieux, avec les enceintes acoustiques principales mises en position pour fournir la meilleure scène sonore. Les haut-parleurs au mur et au plafond peuvent être placés l’endroit où ils offrent la meilleure esthétique, sans inquiétude quant à la reproduction de basses fréquences lorsque le système contient, au moins, un caisson de graves de bonne qualité.
3. Les subwoofers de qualité sont conçus de façon à générer le mouvement massif requis par le cône pour la reproduction de basses profondes. Les enceintes principales sont souvent taxées à leurs limites et au-delà, par les exigences des basses profondes et des distorsions perceptibles en résultent. Un bon caisson de basses est spécialement conçu afin de générer des basses profondes. Si vous aimez le jazz, le classique, le pop ou le rock, un bon système peut être grandement amélioré avec un bon caisson de basses.
Quel que soit votre préférence musicale ou votre goût dans les films, un bon caisson de basses (surtout lorsqu’installé par un technicien professionnel afin de correctement le configurer) peut transformer une bonne expérience d’écoute en une expérience sublime.
Types de caissons de graves
Il existe deux principaux types de caissons de basses : scellé et à évent, le premier pouvant utiliser le(s) radiateur(s) passif(s).
1. Les caissons scellés : pour des basses profondes, rapides et précises
Un caisson scellé est une enceinte hermétique logeant votre haut-parleur de basses fréquences. Une enceinte scellée est idéale pour n’importe quelle musique exigeant des basses fréquences serrées et précises. Attendez-vous à une réponse plate (pas trop caverneuse) avec une extension de basses profondes et une excellente tenue en puissance. Étant donné qu’un boîtier étanche ou scellé tend à exiger plus d’énergie qu’une enceinte avec évent, ils ont tendance à utiliser un amplificateur intégré avec une puissance suffisante pour une performance optimale.
2. Les caissons à évent : pour basses « gourmandes »
Les caissons à évent utilisent un port (évent) pour renforcer la faible réponse en basses fréquences. Vous obtiendrez plus de sortie qu’avec une enceinte scellée peu importe la puissance d’amplification donnée. Certaines personnes préfèrent le son des caissons avec évent pour la musique rock, heavy metal ou n’importe quelle musique à grand impact. Les enceintes avec évent peuvent fournir des basses fréquences plus profondes que des enceintes scellées, même si elles doivent être beaucoup plus grandes que les enceintes scellées pour accomplir cela.
Comme indiqué plus haut, une enceinte à évent ou scellée peut employer un radiateur passif. Un radiateur passif est un dispositif simple qui augmente la réponse en basses fréquences d’un système de haut-parleur (dans le contexte de cet article : un caisson de basses). Lorsqu’il est correctement utilisé, un radiateur passif peut donner à un caisson de basses les caractéristiques de performance comparables à un beaucoup plus gros transducteur de basses dans un caisson plus petit ; c’est ici le point, simplement dit.
Beaucoup d’air doit être déplacé afin de produire des fréquences basses audibles. Traditionnellement lorsqu’il s’agit de production de basses, un transducteur de graves (woofer) plus grand offrait une basse plus forte et plus claire. La technologie de radiateur passif a rompu cette tradition. Du devant, un radiateur passif ressemble à un haut-parleur normal mais à l’arrière, il est dénudé de tous ses moteurs. Un radiateur passif est un haut-parleur sans l’aimant et la structure électronique attachés à celui-ci ; c’est seulement le cône, la suspension et le cadre. En vérité, un haut-parleur normal pourrait également être utilisable en tant que radiateur passif, mais les appareils moteurs serait superflues et élèverait le coût de fabrication pour aucune raison valable.
Donc un radiateur passif est essentiellement un dispositif réactionnaire comme son nom l’indique. Lorsqu’un haut-parleur (par exemple, un subwoofer) est monté à un caisson scellé, les mouvements physiques d’avant/arrière de l’enceinte affectent la pression d’air interne de celle-ci. Lorsqu’un radiateur passif est monté sur le même caisson de haut-parleur, les fluctuations de pression interne (causées par le déplacement ou la motion du haut-parleur) provoque le déplacement avant/arrière du radiateur passif, comme si c’était également un haut-parleur motorisé. Quand le radiateur passif se déplace, il crée des fréquences sonores tout comme le fait un haut-parleur normal. En fait, les systèmes de radiateur passif peuvent avoir la même puissance sonore d’enceintes acoustiques plus grandes, mais dans une taille beaucoup plus petite.
Délire, confusions et mythes quant au caisson de sous-graves
Maintenant que nous comprenons un peu plus sur la gestion des basses, il est temps de dissiper quelques mythes et examiner les aires communes de confusion qui se rapportent à la gestion des basses, le canal LFE et la reproduction de basses.
1. Les fréquences de basses profondes NE SONT PAS directionnelles. Si j’avais une cenne à chaque fois que quelqu’un m’a dit qu’il peut entendre la directionalité de la basse jusqu’à 20 Hz, je n’écrirais pas cet article, puisque je piloterais ma Lamborghini Aventador Tri Colore Special Edition vers mon magasin préféré, Un Dollar. Oui, nous pouvons entendre les harmoniques au-dessus de 120 Hz des instruments produisant ces fréquences et les enceintes principales, correctement situées dans une salle d’écoute permettant d’offrir une scène sonore appropriée, devraient certainement reproduire ces harmoniques. Cependant nous ne pouvons pas – je répète : nous ne pouvons pas – localiser les basses fréquences à partir de et/ou en dessous d’environ 80 Hz. Il s’agit d’une chose simple, élémentaire et de base que l’on appelle la psychoacoustique.
La chose la plus importante que nous pouvons faire avec les basses fréquences non directionnelles est de les produire dans les lieux, dans une pièce qui ne favorisent pas un couplage fort avec des résonances d’ondes stationnaires. Ces résonances transforment une frappe de basses en un événement qui prend deux secondes ou plus à se décomposer. Évidemment c’est mauvais, la basse devient molle, lente et parfois peut (littéralement) induire le régurgitement. Tenter de jouer de la basse stéréophonique dans une pièce sans tenir compte des résonances de basses qui durent au-delà de deux secondes qui confondraient complètement tout sentiment de séparation d’écoute, c’est soit de l’ignorance pure ou de la pure idiotie ! Ceci n’est pas seulement ma théorie, d’autres psycho acousticiens (s’il y a tel mot) ayant fait le moindrement un peu d’essais scientifiques sur le terrain tireront des conclusions identiques.
2. Les haut-parleurs à gamme étendue NE SONT PAS une excuse pour l’élimination de la gestion des basses. Afin de la rendre inexistante, chaque haut-parleur à gamme étendue doit avoir au moins un woofer de 15 pouces (ou des double woofers de 12 pouces) avec 200 watts de puissance. Aucun autre de plus petit format ne serait en mesure de reproduire une réponse en fréquences jusqu’à 20 Hz. On doit aussi garder à l’esprit que chacun de ces haut-parleurs énormes doit être soigneusement placé afin que son interaction avec les résonances de la pièce soit optimisée. Comme si le fait de placer les haut-parleurs de l’ensemble du spectre dans une pièce n’était pas assez intimidant, imaginez la quasi-impossibilité de placer les cinq enceintes (ou plus) dans une salle afin que chaque haut-parleur prenne identiquement la charge des résonances des basses fréquences. Le résultat d’un chargement incorrect serait alors la présence d’une basse grossièrement inégale. Certains haut-parleurs produiront une basse épaisse, caverneuse et incapable de s’exprimer, tandis que d’autres sembleront carrément anémiques et inconsistants.
La bonne façon de traiter ce double problème est de mettre en œuvre la gestion des basses et de stratégiquement placer des caissons de basses dans la salle afin d’obtenir un chargement optimisé en termes de résonance. Les recherches ont démontré que certains endroits d’une salle offrent incessamment de bons résultats. L’une des meilleures dispositions à privilégier est certainement la combinaison de quatre caissons de basses en croix.
3. Le canal LFE n’est pas un « canal de basses ». En fait, il n’y a pas de « canal subwoofer » à proprement parler et le signal LFE devrait donc être considéré comme un chemin pour une basse extra-forte qui, autrement, surchargerait les canaux principaux. Les ingénieurs de son utilisent cette méthode lorsque les canaux principaux ne peuvent produire suffisamment de basses fréquences pour « brasser la cabane ». N’oubliez pas que pour les films présentés dans les théâtres, le contrôle de volume est fixé à un niveau de référence. Avec un tel réglage, le niveau de pression acoustique de crête des fréquences moyennes devrait être à 105 dB dans la zone d’écoute. Dans la gamme de fréquences moyennes, ce niveau est adéquat mais cependant insuffisant dans la région des basses profondes afin d’obtenir l’impact auquel nous nous attendons tous lorsque le héros et les personnages principaux font preuve d’une puissance hors du commun lors de coups de feu en série.
Pour obtenir une basse qui frappe à la poitrine, nous avons besoin d’atteindre des niveaux sonores de 115 dB ! Les canaux principaux manquent actuellement 10 dB de « plafond » (headroom), et c’est à ce moment que le canal LFE vient à la rescousse. Avec 10 dB de marge supplémentaire, celui-ci peut vraiment parvenir à faire vibrer votre siège. Le canal LFE est uniquement utilisé au cours d’une scène d’action intensive avec un nombre élevé de basses ; pendant le reste d’un film, il n’a d’ailleurs aucun impact. En somme, le canal LFE devrait seulement être envoyé directement au caisson de basses d’un système. Même pour un système de cinéma maison aux proportions gigantesques et possédant de très grands haut-parleurs principaux, qui pourraient théoriquement exécuter le travail du canal LFE, on devrait malgré tout utiliser un caisson de basse lui étant dédié.
4. Il ne devrait y avoir qu’une seule connexion audio entre le contrôleur audiovisuel et les caissons de basses. Certains contrôleurs audiovisuels offrent une sortie dédiée pour le canal LFE en plus de la sortie pour le caisson de basses, tandis que certains caissons de basses comportent plusieurs entrées de niveau préampli. Les contrôleurs avec les sorties LFE séparés, en plus des sorties de caisson de basses, peuvent ainsi nous inciter à brancher un caisson de basses séparé à chaque sortie, de même qu’à vouloir utiliser un caisson de basses pour le canal LFE ainsi qu’un autre supplémentaire pour l’ensemble de basses provenant des canaux principaux. Il s’agit ici d’une idée extrêmement défavorable car nous n’avons en réalité besoin que de deux caissons de basses qui travaillent ensemble pour annuler les résonances graves. L’utilisation la plus efficace de deux caissons de basses consiste à leur faire reproduire la somme de la basse requise pour les canaux principaux, en plus de l’impact occasionnel du LFE. En l’occurrence, le caractère de la basse demeure cohérent tout au long du film tandis que les caissons de basses sont utilisés à leur plein potentiel.
Ce qui nous amène maintenant à un caisson de basses comportant plusieurs entrées préampli. Le concept d’un caisson de basses avec des entrées multiples ayant différents filtres, auquel s’ajoutent diverses fonctions de sommation, ne fait aucun sens compte tenu de notre analyse de la gestion des basses. Dans un système audio multicanal avec gestion des basses, un caisson de basses a besoin d’une entrée, d’un commutateur de polarité et d’un interrupteur d’alimentation. Point final! En ce qui concerne les autres éléments – telles que les entrées diverses aux noms quasi impossibles à prononcer une entrée de somme stéréophonique, un filtre passe-bas, un contrôle de volume, etc. – ils trouvent uniquement leur utilité dans un système stéréophonique sans gestion des basses et ne servent qu’à ajouter au coût et à la complexité d’un caisson de basses. C’est à l’installateur professionnel, au calibreur audio ou à l’utilisateur de trouver la bonne entrée du contrôleur pour l’alimentation permettant la gestion des basses, laquelle tâche s’avère presque toujours extrêmement ardue. C’est la raison pour laquelle la plupart des systèmes deux canaux n’utilisent pas de caisson de basses. Ce n’est jamais pour maintenir la « pureté du son » ou pour une toute autre excuse (lire ici « raisonnement ») que les audiophiles veulent l’utiliser. Il s’agit en fait de la complexité et la quasi impossibilité pour l’audiophile DIY (Do It Yourself) d’être en mesure de régler et de gérer correctement un caisson de basses, sans pour autant avoir suffisamment de connaissances ou les outils appropriés. Il n’y a rien de mieux qu’un emplacement idéal pour l’installation du caisson de basses, à moins que vous ne puissiez littéralement mettre votre tête à l’intérieur du cabinet du caisson lui-même. Et je ne plaisante pas. Le meilleur endroit pour un caisson de basse, peu importe le système audio, deux canaux ou autrement, se situe à votre position d’écoute, au niveau de vos oreilles. N’importe quel autre emplacement nécessitera obligatoirement une distance, une phase et un alignement temporel, de même qu’une égalisation extrêmement précise.
5. Il n’y a aucune règle claire régissant la largeur de bande du canal LFE. Les statuts de production appliqués aux canaux LFE sont tellement variés, que de déterminer la fréquence supérieure de coupure du canal LFE pour un système audio relève souvent d’un exercice futile. Certaines canaux LFE ne contiennent aucune information audio supérieure à 50 Hz, tandis que d’autres (généralement en raison d’une erreur dans la maîtrise) offrent une gamme audio étendue complète ! L’approche la plus sûre et généralement acceptée (conforme à la recommandation de THX) sur la reproduction audio pour le filtre de passe-bas du canal LFE est à 80 Hz. Certains contrôleurs audiovisuels, quoique plutôt rares, n’appliquent cependant aucun filtre de passe-bas sur le canal LFE, ce qui signifie que la basse hautement directionnelle de certains enregistrements pourrait potentiellement être reproduite par les caissons de basses. Méfiez-vous toutefois de ces contrôleurs car il n’y a généralement aucun moyen d’ajouter un filtre de passe-bas externe sans graves conséquences pour la basse provenant des canaux principaux.
6. Le rapport entre le niveau LFE par rapport au niveau de la basse des canaux principaux NE DOIT PAS être réglé dans le contrôleur audiovisuel. Le ratio doit être tel que les signaux LFE, c’est-à-dire 10 dB plus élevés que les signaux de niveau équivalent provenant de tout autre canal. Quelques-uns des premiers enregistrements de musique DTS contenaient des niveaux du canal LFE étant 10 dB plus élevés que le standard de l’industrie. Pour cette raison, certains contrôleurs intègrent un mode de musique DTS qui réduit le canal LFE de 10 dB. Il n’y a aucune autre raison logique pour régler le niveau du canal LFE, indépendamment de la basse du canal principal. Tenter d’effectuer ces réglages modifie irrémédiablement celui conçu par l’ingénieur du son.
7. Même si on a besoin d’un caisson de basses pour des applications de musique, CE N’EST NULLEMENT LE CAS pour un canal LFE. Rappellez-vous qu’il y a toujours des enregistrements de musique multicanal ayant du contenu pour le canal LFE, et ce, même lorsque la basse dans les canaux principaux n’est pas en voie de les surcharger. Inexplicablement, certains ingénieurs d’enregistrement musical pensent qu’ils doivent mettre un élément supplémentaire dans le canal LFE afin que les utilisateurs entendent « quelque chose » provenant de leurs caissons de basses. C’est faux, faux, faux et complètement faux ! ! ! Il n’existe aucun LFE en musique (sauf si on l’utilise comme effet). OUI, vous aurez tout de même besoin d’un caisson de basses pour faire face à la région de fréquences inférieures lorsque le système à deux canaux ne peut pas reproduire un spectre complet de 20 Hz à 20 kHz, mais NON vous n’avez pas besoin d’avoir un caisson de basses pour traiter le LFE.
Franchement, quelle idée préconçue, car les caissons de basses dans les systèmes possédant une bonne gestion des basses (qui représentent l’écrasante majorité) reçoivent l’information du canal LFE, de même que la somme de la basse des canaux principaux. Les utilisateurs et les installateurs de systèmes multicanaux n’ont nullement besoin de s’inquiéter d’un enregistrement musical avec un signal pour le canal LFE, pourvu qu’ils aient correctement mis en place leurs systèmes avec la gestion de basses. Cependant, il arrive que certains systèmes ayant une bonne gestion de basses mettent en avant-champ de la basse que les ingénieurs du son n’ont pas entendu parce que leurs systèmes d’écoute n’étaient pas munis d’une (bonne) gestion de basses et, qu’à ce titre, leurs moniteurs n’avaient donc pas la possibilité de reproduire la pleine gamme audio. Cette basse non gérée sonne simplement bizarre et il n’y a absolument rien que les utilisateurs puissent faire à ce sujet, à moins de devoir reconfigurer leurs systèmes à chaque fois qu’ils changent de disque. Ayant travaillé au sein de l’industrie du disque pendant plus de deux décennies, je continue hélas à trouver que presque toutes les suites de mixage n’ont pas un système de suivi correctement réglé (et vous pouvez oublier la gestion des basses). Soupir.
Conséquemment, il m’est difficile de pouvoir mettre fin à cet article. Je peux bien sûr écrire et continuer d’écrire pendant des semaines et cette rubrique pourrait se poursuivre à l’infini. Afin d’apporter ma connaissance, relativement limitée en psycho acoustique, à un article de 10 pages seulement (à partir de l’ébauche originale de 40 pages et plus) deux semaines m’ont été nécessaires pour y parvenir. Une chose est sûre cependant : tout système audio nécessitera au moins un caisson de basses, et jusqu’à quatre caissons (un de chaque côté, mais jamais dans un coin) idéalement. Et qu’en est-il quant à l’installation idéale afin d’améliorer votre système ? Malheureusement vous ne pourrez faire confiance qu’à vos oreilles. Il vous faudra entre autres de l’équipement pour mesurer, des égalisateurs paramétriques, du temps, de la patience et une habileté accrue – puisque la mise en place d’un caisson de basses n’est pas une question de goût personnel, mais bel et bien de bon ou de mauvais par rapport à votre configuration actuelle.