￿Etude d’égaliseurs





A propos de l’usage des égaliseurs .

On dit beaucoup de mal des égaliseurs . Sur un système de haut-parleur conventionnel, ils semblent « sonner faux ».

Certains attribuent cela au fait que l’oreille humaine repérerait la source sonore et agirait alors comme un analyseur spectral, évaluant les puissances . Avec des hauts-parleurs rayonnant en mono-pôles, l’énergie dans le grave ne se répartirait pas comme pour le reste du spectre . En modelant la courbe globale, avec un égaliseur et un micro, on modifie amplitude des ondes en certains points mais pas le rayonnement en puissance . On modifierait la direction du son perçu en fonction de la fréquence et casserait l’image stéréo ...

Un défaut majeur imputable à beaucoup d’égaliseurs du commerce est leur manque de performances ! En général il font trop de bruits . L’emploi de potentiomètres de fortes valeurs (200k ohm et plus !) (souffle) et l’abondance de condensateurs chimiques bas de gamme (distortions) n’arrangent pas les choses . De plus, les potars s’usent vite, et « craquent » un bout de quelques années. Ils peuvent induire des distortions intermittentes . Les produits miracles du genre KF ne peuvent que temporiser leur remplacement . Un autre défaut souvent ignoré, est le risque de saturation (décrit plus-bas) .

Certains glosent sur la courbe de phase perturbée par l’égaliseur ... Non ! Car le théorème de BAYARD-BODE prouve que pour « les systèmes à déphasages minimaux » , amplitudes et phases sont liées . Donc, à une courbe de réponse donnée correspond une courbe de phase, peut importe la marque et le type d’égaliseur utilisé !!! Si votre système a une courbe d’amplitude irrégulière avant égalisation, il y a déphasage ! Après égalisation, si vous avez pu faire tenir la courbe dans le gabarit normalisé, (très difficile pour le grave, surtout dans une petite pièce !), votre déphasage est atténué !




Bref, égalisez si vous voulez, mais avec un égaliseur qui ne souffle pas, qui ne sature pas, qui ne distord pas !



Avec des haut-parleur sur baffle-plan, le résulta après égalisation, me paraît fort correct . Le son n’est pas dégradé, bien au contraire !! Pour Linkwitz , les dipôles rayonnent leur puissance acoustique uniformément du grave à l’aigu. L’usage de l’égaliseur serait-il plus pertinent ? Mon expérience personnelle me fait dire oui !



Conception d’un égaliseur graphique « domestique ».



            1. La disposition des réglages : est on obligé de les mettre en façade (A) ? Évidemment non.




              On peut les mettre sur les cotés (B) ou même à l’intérieur du boîtier (C) . En effet, qui règle son égalisation tous les jours ? C’est fait une fois pour toute, sauf changement meubles ou d’enceintes ...Là aussi, les curseurs illuminés sont très utiles pour l’ingénieur du son, dans la pénombre d’un concert, mais à la maison ? La solution (C) a ma préférence car j’ai des enfants ...

            1. Choisir des circuits fiables et performants, ne nécessitant pas l’emploi de potars de fortes valeurs .

            2. Adapter les réglages en vu d’éliminer les potars (A) au maximun . Une solution compliquée est des jeux de résistances commutées par des inters ou des multiplexeurs (B) MOS du genre 4066 ou autre 4051 pilotés par micro-contrôleur . Mais des résistances avec « fils à choix » (C) soudés ou wrappés serais une bonne solution bien moins cher et plus simple ! Les liaisons sont bien plus courtes donc moins de parasites . On perd en souplesse mais on ne règle son système qu’à peu près une fois par an .

              Nb: Les rotacteurs finissent par s’abîmer comme les potars, hors sujet ...




            1. Préférer les circuits à atténuations seulement ou limiter les gains des filtres (par ex: +6 -18dB au lieu de +/-12dB). On choisi souvent une amplitude de réglage de +/-12dB ( x4) voire 18dB (x8) . Avec un lecteur CD ( 2V crête ) à curseur fond çà fait 8V ou 16V pour un AOP alimenté en +/-15V ! Bonjours les saturations !

            2. Un circuit à Q constant permet des réglages plus conformes (voir site de RANE à ce propos http://rane.com/pdf/constanq.pdf ) à la position des plots choisis .

Combien de bandes doit comporter un égaliseur et quelles fréquences choisir

1) combien de fréquence suffisent pour un égaliseur ? Dans le médium et l’aigu, un simple correcteur pourrait suffire car l’étalement des puissances est régulier . Donc un égaliseur 10 octaves suffirait .Par contre, dans le grave, même un égaliseur professionnel par tier d’octave suffit à peine . Le grave subit des nombreuse bosses et creux très marqués . Il faut là le plus de bandes de réglages possible ! Un bon compromis est un pas de bande variable (1/3 dans le grave, ½ dans le bas médium et 1 octave dans le médium aigu ) . « ELIOT » dans ses pages consacrées aux égaliseurs donne dans des tableaux ces fréquences , utilisées par la plupart des fabriquants d’ailleurs, http://sound.westhost.com/project75.htm

2) quelles fréquences choisir ?

En général, on réparti les fréquences symétriquement ( sur un axe-semilog ) autour de 1kHz . Le pas est de 2 pour un égaliseur par octave donc 10 fréquences x2 en montant (1000, 2000, 4000, 8000, 16 000) puis on descend (500, 250, 125, 65, 32, 16) , soit 11 réglages . On peut escamoter le 16 Hz et ne garder que 10 réglages .

Pour le ½ octave, on fait pareil mais, x racine carrée de 2 (~1,5) soit de 20 à 22 réglages :

(31, 44, 63, 87, 125,1 75, 250, 350, 500, 700, 1k0, 1k4, 2k0, 2k8, 4k0, 5k6, 8k0, 11k, 16k, 20k ),

et racine cubique de 2(~1,26) pour le tier d’octave (de 30 à 34 réglages ) :

( 25, 31, 40, 50, 63, 80, 100,125,160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1k0, 1k2,1k6, 2k0, 2k5, 3k2, 4k0, 5k0, 6k3, 8k0, 10k, 12k, 16k, 20k )

Le pas variable est préférable et « ELIOT » a choisi 23 réglages :

(31, 40, 50, 63, 80,100,125,160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1k0,1k4, 2k0, 2k8, 4k0, 5k6, 8k0,16k)

La, je préfère une formule plutôt qu’un choix arbitraire . Ci-dessous un espacement de fréquences exponentiel :

(21, 26, 33, 41, 52, 65, 81, 102, 129, 163, 207, 264, 339, 438, 571, 754, 1011, 1385, 1952, 2864, 4452, 7546, 14727 )

que l’on peut arrondir à 5% . Ici, on a plus de réglage dans l’extrême grave, là ou c’est le plus utile !






























Discutons de quelques circuits

D’abord la structure du circuit :

1) Celle qui vient à l’esprit en premier est la batterie de filtres passe-bandes suivi par « une table de mixage » :




Ce schéma était utilisé à l’époque des lampes avec des filtre RLC à composants passifs . Il n’a plus la cote aujourd’hui car il ne permet pas des gains > 1 . Il atténue exclusivement ! Des esprits chagrins on peur de ses déphasages et de sa courbe ondulée curseur à 0dB . En effet, à plat, une ondulation de l’orde de +/-2dB soit 4dB subsiste . Cà vous tracasse aussi? Moi pas, car dans une salle, si quelqu’un doit avoir un égaliseur avec tous les curseurs à 0dB qu’il le débranche ! Vous n’êtes pas convaincu ? Et bien regardez une vraie courbe d’enceinte , analysez l’amplitude des creux et bosses et calculez le « Q » correspondant . Les 4 petits dB espacés d’un tier d’octave ne sont rien en comparaison ! Faite pareil pour le déphasage ...

Ce circuit a l’immense avantage de permettre choisir la courbe des filtres en toute liberté . Chose très difficile avec les structures qui suivent ...

Il me plaît beaucoup . C’est simple et efficace et stable !



                  1. La batterie de filtres réglables (+/-X dB ) suivis d’un additioneur vient ensuite :

Le filtre passe-bande réglable bosse/creux :




Structure complète :





Ces filtres sont des passe-bandes si le curseur est vers la gauche (+XdB) et coupe-bande si le curseur est vers la droite (-xdB) sur la fréquence d’accord invariable . Mais il laissent passer toutes les autres fréquences inchangées .


La courbe curseurs à zéro est plate . Le « Q » diminue avec l’amplitude de la correction (figure ci-dessus) . On voit bien que pour les petites corrections, l’égaliseur agit sur les bandes adjacentes . Les beaux curseurs de façade ne modèlent pas la courbe de réponse comme on le voudrait . Seule les vendeurs d’égaliseurs à Q constant parle de ce problème ...RANE par exemple . Les autres montrent le graphe ci-dessus pour une bande seulement ou deux bandes éloignées .

                    1. On peut charger un potentiomètre avec une impédance accordée genre RLC et alimenter un coté avec le signal et l’autre coté pas le signal inversé :


Cette idée de BAXENDAL pour les correcteurs grave-médium-aigu peut être étendue à 10 voies pour faire un égaliseur . Là non plus, le Q n’est pas constant . Avec les AOPs, on préfère la configuration suivante :




Et comme les composant actifs (AOP) coûtent moins cher que les selfs, on remplace les branches RLC par le circuit de simulation d’impédance :




On peut calculer les circuits avec des valeurs de composants correctes ; résistances et potentiomètres pas trop fortes , condensateurs de valeurs raisonnables . Par exemple, on peut prendre 20k ohm pour les potars des curseurs, 70k ohm pour R1 et 500 ohm pour R2 . Les condensateurs déterminent alors les fréquences d’accord : pour 1kHz, C1= 4nF C2=220nF ; pour 32hz, C1= 120nF C2=4,7µF ; pour 16kHZ C1=330pF C2=12nF .

C’est le circuit le plus répandu dans les égaliseurs actuels !



4) Une batterie de résonateurs câblée en série avec les potars . Ce circuit est l’un des plus simple qui soit ! Mais la manoeuvre d’un interrupteur pour choisir les bosses ou les creux provoque des « BLOP » lors des commutations . Une commutation par inter MOS n’a pas ce défaut . C’est pourquoi ce circuit a été adapté au fameux LM385 ( ce très fameux CI n’est plus fabriqué, et été très utilisé dans les égaliseurs commandés par micro-contrôleurs). Là aussi, la self peu être simulée par un AOP . NB: ce circuit n’est pas à « Q constant »



Vu que j’envisage des réglages par plots soudés, ce circuit reste très intéressant . Je peux encore simplifier en ne câblant que les fonctions coupe-bandes :


La résistance ajustable peut être constituée par un jeu en série comme décrit en début de cette page, ou alors en parallèle comme l’avait prévu les concepteurs du LM385 (voir note d’application AN-435.pdf sur le site de national ) .




La configuration ci-dessus permet des pas de 1dB de 0 à +/-12 dB . Mais on peut s’en inspirer et mettre plus de résistances ou augmenter le pas à 2 ou 3dB . La note AN-435 donne un tableau de la position des switches pour les différentes atténuations . Elle donne aussi toutes les formules pour calculer les résonateurs RLC .

  1. L’égaliseur à Q constant est décrit en détail dans plusieurs notes PDF sur le site de RANE . Sur le site de « ELIOT » vous trouverez un projet d’égaliseur à Q constant http://sound.westhost.com/project75.htm

  2. Mais l’avenir est aux DSP. Il permettent le « wisig » (what you see is what you get ) par rapport aux curseurs . On peut aussi relever la courbe de réponse du système acoustique complet ( les hauts-parleurs et la salle ) et l’inverser . Cela permet une compensation quasi-totale des irrégularités . Les principaux défaut de ces systèmes sont : leurs prix encore excessifs, leurs plages dynamiques plus réduites (pour quelques années encore) que les équivalents analogiques, le son « numérique » si les circuits de conversions ne sont pas assez performants ....







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