Crossovers de premier ordre : panacée ou problème ?

J’ai toujours encouragé les e-mails critiques des lecteurs car c’est bien d’avoir des retours. Mais quelques e-mails en réponse à mon examen du THIEL TT1 sont devenus carrément méchants. "Vous n’êtes pas un audiophile !" on a fait rage en réponse à mon commentaire selon lequel le TT1 est "… un haut-parleur plus polyvalent que n’importe quel Jim Thiel [le cofondateur de la société décédée] conçu et probablement une meilleure valeur que tout ce que Jim a conçu…"

Cela m’a été rappelé lorsque j’ai récemment cherché sur Google des informations pour mon prochain examen du nouveau subwoofer SmartSub 1.12 de THIEL. J’ai rencontré des plaintes passionnées concernant la décision de l’entreprise de s’éloigner des conceptions cohérentes en phase et des croisements de premier ordre qui étaient la marque de fabrique du travail de Jim Thiel. Dans une vidéo YouTube, un passionné d’audio a salué les conceptions de Jim Thiel comme "des années-lumière d’avance sur ce que tout le monde avait à offrir" et a reproché à l’entreprise d’offrir un nouveau produit qui "semble être la même vieille merde que nous avons vue dans le monde des haut-parleurs depuis 30, 40 ou 50 ans."

D’un point de vue commercial, s’il était sage ou non pour THIEL Audio d’abandonner les concepts de conception de base de Jim Thiel est discutable, mais je pense que la plupart des concepteurs d’enceintes auraient pris la même décision que les nouvelles personnes de THIEL. Ce n’est pas parce qu’ils sont stupides. Ce n’est pas parce que ce qu’ils font est de la "merde" (je ne donne pas de notes de performance cinq étoiles aux haut-parleurs de merde). Ce n’est pas parce qu’ils ne sont "pas audiophiles". C’est parce qu’ils comprennent que les croisements de premier ordre introduisent un nombre surprenant de compromis, un point qu’aucun des commentateurs que j’ai vu fustiger THIEL Audio ne semble avoir pris la peine d’étudier.

J’ai la chance d’avoir passé de nombreuses heures à discuter de ces questions avec Jim Thiel lui-même. Je lui ai rendu visite deux fois dans son laboratoire de développement de produits et dans son usine, et il est passé plusieurs fois sur mon lieu de travail pour m’aider à installer des haut-parleurs ou pour discuter de ce qu’il avait en préparation. Il peut être surprenant pour certains que son approche soit profondément enracinée dans la science et l’ingénierie sans fioritures. À ma connaissance, il ne s’est jamais livré au verbiage mystique et aux affirmations de performances difficiles à soutenir qui sont courantes dans l’audio haut de gamme, et dans nos discussions, il a souvent rejeté les pratiques audio fantaisistes qui n’étaient pas fermement étayées par des preuves scientifiques.

Tout d’abord, quelques bases pour ceux qui en ont besoin. Le crossover est un réseau électrique qui divise le son en grave pour le woofer et en aigu pour le tweeter (et souvent médium pour un haut-parleur médium). Un crossover à deux voies a deux filtres: un qui filtre les aigus du woofer et un qui filtre les graves du tweeter. (Un haut-parleur à trois voies ajoute des filtres qui suppriment les graves profonds et les aigus supérieurs du haut-parleur de médium.) Ces filtres sont caractérisés par la fréquence à laquelle ils commencent à atténuer un signal et par la pente de cette atténuation. Un filtre de premier ordre atténue à -6 dB par octave, un filtre de second ordre à -12 dB par octave, etc. Ces filtres affectent la phase d’un signal audio, retardant légèrement certaines fréquences par rapport à d’autres.

L’avantage d’un crossover de premier ordre est qu’il maintient la phase du signal d’origine, tant que le haut-parleur dans lequel il est utilisé a les centres acoustiques des haut-parleurs alignés dans le plan vertical, souvent grâce à l’utilisation d’un déflecteur avant incliné. Tant que votre tête est positionnée de manière à ce que vos oreilles soient à égale distance de tous les haut-parleurs, la phase du son direct qui arrive en premier à vos oreilles ne devrait pas varier de plus de quelques degrés. C’est pourquoi THIEL et d’autres fabricants appellent cela une conception à cohérence de phase.

Comment cela affecte-t-il le son que vous entendez? J’ai passé en revue peut-être 10 haut-parleurs THIEL depuis le début des années 1990, ainsi que plusieurs autres conceptions à cohérence de phase. À mes oreilles, l’avantage d’une conception à cohérence de phase est que vous obtenez une scène sonore plus enveloppante, plus proche de ce que vous attendez d’un haut-parleur à panneau tel qu’un MartinLogan ou Magnepan, mais avec une imagerie plus précise qu’un haut-parleur à panneau dipolaire peuvent produire. C’est un son exceptionnel, que je recommande fortement à tous les passionnés d’audio de vérifier par eux-mêmes dans une salle d’exposition bien conçue ou lors d’un salon audio.

Aussi agréable que puisse être le son cohérent en phase, ce n’est pas "des années-lumière d’avance" sur tout le reste. Si les avantages de la conception à cohérence de phase étaient si importants, davantage de fabricants de haut-parleurs l’utiliseraient, car dans sa forme de base, c’est aussi le crossover le moins cher que vous puissiez construire. Pour un haut-parleur bidirectionnel, un crossover de premier ordre ne nécessite qu’un condensateur, une inductance et une résistance. Pour chaque commande ajoutée dans un filtre passif, vous avez besoin d’un condensateur ou d’une inductance supplémentaire. C’est pourquoi l’utilisation la plus courante des croisements de premier ordre n’est pas dans les haut-parleurs audiophiles, mais dans les barres de son, les haut-parleurs sans fil et les systèmes home cinéma en boîte. (Pour mémoire, les croisements de Jim Thiel étaient incroyablement complexes, avec de nombreux réseaux ajoutés pour corriger les anomalies d’impédance et de réponse en fréquence, mais la fonctionnalité de base était toujours fournie par ces trois composants de base.)

Alors, quel est l’inconvénient des croisements de premier ordre? Il y en a trois: la distorsion, la longévité du haut-parleur et la dispersion.

Comme Jim Thiel me l’a dit, étant donné qu’un filtre de premier ordre ne s’atténue pas aussi brusquement que les filtres d’ordre élevé, un pilote utilisé avec un filtre de premier ordre doit présenter de bonnes performances deux octaves au-delà du point de croisement spécifié, c’est-à-dire dans un haut-parleur bidirectionnel avec un point de croisement de 2,3 kHz, un tweeter doit être capable de gérer des signaux aussi bas que 575 Hz et un woofer doit être capable de gérer des signaux aussi élevés que 9,2 kHz. Ceci est particulièrement difficile pour un tweeter, produisant une distorsion à volume élevé et entraînant parfois une défaillance du pilote (les premiers haut-parleurs Thiel étaient connus pour faire exploser les tweeters). Il peut également exciter les "modes de rupture" du woofer ou les résonances haute fréquence produisant de la distorsion.

Jim Thiel a pleinement reconnu ces problèmes, et il les a largement résolus en développant des tweeters avec une excursion inhabituellement longue d’environ un quart de pouce, et grâce à l’utilisation d’un haut-parleur concentrique à diaphragme ondulé unique qui gérait les médiums et les aigus dans ses modèles les plus récents. Ces problèmes peuvent également être atténués en optant pour des conceptions à trois ou quatre voies.

L’autre problème avec les croisements du premier ordre est la dispersion. Étant donné que les filtres sont relativement peu profonds, les deux haut-parleurs sont simultanément audibles lorsque les sons se situent à environ une octave de la fréquence de croisement. Ce n’est pas un problème si vos oreilles sont à la même distance des haut-parleurs. Cependant, si vos oreilles sont plus proches d’un pilote – si vous vous levez, ce qui rapproche vos oreilles du tweeter, ou si vous vous affaissez, en rapprochant vos oreilles du woofer – les sons des deux pilotes ne seront plus en phase à toutes les fréquences. Ils seront en phase à certaines fréquences et déphasés à d’autres, ce qui signifie que certaines fréquences seront amplifiées et d’autres atténuées, et vous n’obtiendrez plus une réponse en fréquence uniforme. (Les haut-parleurs avec des croisements d’ordre supérieur peuvent également avoir ce problème, mais dans une bien moindre mesure.)

Encore une fois, Jim Thiel s’est donné beaucoup de mal pour résoudre ce problème ; c’est pourquoi tant de ses conceptions utilisaient un arrangement coaxial, avec le tweeter à l’intérieur d’un haut-parleur de milieu de gamme ou d’un woofer. Mais les modèles de haut-parleurs exotiques sur lesquels il s’appuyait ont mis des années à se développer, ont coûté cher à fabriquer et l’ont parfois empêché de sortir de nouveaux modèles aussi rapidement que ses partenaires commerciaux et concessionnaires auraient pu le souhaiter.

J’ai eu la chance de revoir à la fois le tout dernier haut-parleur conçu par Jim Thiel (le CS1.7, illustré ci-dessus) et le tout premier haut-parleur conçu par la société après le décès de Jim (le TT1, illustré à droite). La différence était dramatique. Le CS1.7, comme les précédents haut-parleurs tour THIEL que j’avais examinés, était quelque peu difficile à positionner et ne pouvait pas toucher la réponse des basses et la dynamique qu’offrent de nombreux haut-parleurs de prix similaire; c’était spectaculairement génial pour les enregistrements audiophiles puristes d’instruments acoustiques, mais un choix discutable pour la musique rock et pop plus lourde ou pour le home cinéma. Pendant ce temps, le TT1 a fourni beaucoup de dynamique, n’a pas été difficile sur le placement et a finalement fourni un son plus neutre qui fonctionnait avec n’importe quel type de musique.

Bien sûr, les fans des anciens haut-parleurs THIEL peuvent insister sur le fait que les nouveaux haut-parleurs n’ont rien de spécial, qu’ils ne sont pas trop différents de ce que B&W, PSB et Revel produisent. C’est vrai. Et bien sûr, de nombreux audiophiles préfèrent un produit aux particularités charmantes à un produit qui offre des performances objectivement supérieures. C’est très bien. Et bien sûr, certains peuvent désormais s’éloigner de THIEL et se tourner vers Vandersteen, une autre société connue pour ses conceptions à cohérence de phase. C’est bien aussi.

Ce qui ne va pas, c’est de prétendre que le haut-parleur à cohérence de phase (ou, d’ailleurs, presque toute autre technologie audio) est "à des années-lumière d’avance sur ce que tout le monde a à offrir". Comme tous les autres produits audio jamais fabriqués, les haut-parleurs à cohérence de phase représentent une série de compromis. En comprenant ces compromis, nous pouvons prendre des décisions d’achat intelligentes. Nous ne pouvons pas prendre de décisions d’achat intelligentes si nous basons ces décisions sur une révérence quasi religieuse pour des technologies, des marques ou des personnalités spécifiques.