Système de reproduction hybride casque + hauts parleurs

[laurent martiarena]

ton projet est un peu dingue mais toujours passionnant à lire !  

petite anecdote personnelle concernant les fréquences basses, dans ma pièce d'écoute la particularité est qu'elle est entièrement en pierre et dépourvue de fenêtres (c'est une ancienne cave). les fréquence basses ne peuvent s'en échapper à travers les murs, le plafond ou le sol. la pression interne peu donc être assez élevée.

mon problème le plus important était donc que des objets dans la pièce pouvaient être fortement soumis à ces fréquences basses et entrer en vibration.

c'était le cas notamment, sur certains films ou passages musicaux, d'une porte de placard en bois. j'ai résolu le problème tout simplement en ouvrant cette porte, il n'y avait plus de résonances audibles ! c'était donc le couplage entre la porte du placard et le montant de celui ci qui favorisait la mise en vibration de la porte à certaines fréquences.

la fixation des éléments de ton caisson avec celui ci et notamment de la fameuse porte pour y accéder revêt donc dans ton cas une importance particulière je pense, une piste à travailler.

[LeChacal619]

Pour absorber la résonance engendrée par l'onde stationnaire s'établissant dans la longueur du caisson à 94hz, une modification de la face arrière : les trous des hauts parleurs vont être bouchés avec des chutes des trous que je vais faire pour les 14 nouveaux HPs qui vont aller sur le côté, et je vais ajouter une épaisseur de planche derrière, ce qui va me donné un résonateur de Helmoltz avec une paroi perforée de 27x2 = 54mm. d'épaisseur. Je vais doubler les chevrons à l'arrière pour avoir une profondeur de 14cm :




Avec environ la moitié de l'épaisseur du volume rempli d'un matériau absorbant de résistivité au flux de 1500 Pa.s/m² et l'autre moitié remplie d'air, j'obtiens un coefficient d'absorption d'environ 1 à la fréquence de résonance :


L'avantage du résonateur à membrane perforée, c'est que je peux le "tuner" en ajustant la porosité (i.e. le diamètre des trous et/ou le nombre de trous ouverts, en bouchant un sous-ensemble des trous par exemple...).

[LeChacal619]

Bonjour,

Reçu aujourd'hui les 14 subwoofers commandés chez Farnell : 15€ pièce, pas de frais de douanes, 18€ de frais de ports pour les 3 gros colis... difficile de faire mieux ! Les 38cm ne sont pas beaucoup plus chers : si je devais faire un système aujourd'hui pour sonoriser une pièce, je ferai certainement un gigantesque baffle plan à base d'une vingtaine subwoofers 38cm... Coût minimal (une seule planche pour le grand dipôle), avec 2mm. d'excursion et une puissance électrique raisonnable (sûrement de l'ordre de 300-500W rms)., les 110dB SPL seraient largement atteignable et la qualité au rendez-vous !




Demain, je visse les HPs et réalise le basstrap de helmoltz prévu dans la simulation : planche perforée de 5.4cm d'épaisseur avec une porosité d'environ 2.8% pour un caisson de 14cm de profondeur. Je vais aussi me procurer un interrupteur coup de poing, 2 prises rail DIN, un petit boitier électrique, ainsi qu'un ruban LED qui fera l'éclairage intérieur. Une prise alimentera l'éclairage, l'autre sera reliée sur l'interrupteur coup de poing et servira d'alimentation pour les 2 amplis branchés dessus (mon Gemini XP3000 avec 2 canaux, et un ampli home cinéma STR-DB je sais plus combien avec 4 canaux). 6 canaux de ma carte son serviront à alimenter 6 rangées de subs (la face avant et 5 les rangées dans la longueur), alors que les deux autres canaux alimenteront les écouteurs Apple Earpods.

[Chet]

C'est une nouvelle salle de torture pour Guantánamo ?

[LeChacal619]

Bonjour à tous,

J'ai reçu de la mousse acoustique Basotect (mélanine) 3cm lisse que j'avais commandé pour tapisser l'intérieur du caisson. J'en ai mis une épaisseur dans le basstrap contre la paroi perforée ainsi qu'une épaisseur de 4cm de fibre de bois.




Une petite vidéo à l'intérieur du caisson: https://photos.app.goo.gl/7NBwhWdqGC1TAiS79

Après nouveau réglage avec filtre correction FIR + quelques EQ, j'ai obtenu ces mesures :




Elles sont également dispos au format .mdat (nécessite REW bêta) pour ceux que ça intéresse. La résonance à 91hz persistait légèrement dans les mesures, mais j'ai réussi à la supprimer complètement avec la correction FIR.

Je n'avais mis que deux petits bouts d'absorbant Basotect dans le caisson, et j'ai essayé de faire des mesures en ajoutant quelques plaques (deux) au fond contre la membrane perforée, mais ca n'a pas l'air de changer grand chose: ni en terme de decay, ni en terme de distorsion. Mais je vais quand même tapisser ce que je peux avec les 7 ou 8 plaques de 1x0.5m qu'il me reste: le mur arrière, le dessus, et peut être le côté gauche. Je ferai de nouvelles mesures pour voir si ça change grand chose ou pas. Je m'attaquerai ensuite au problème de la ventilation et à une fermeture mécanique de la porte avec des "genouillères" ou "grenouillères" (je ne sais pas quel est le bon terme).

[LeChacal619]

Bonjour,

Aucune nouvelle fracassante: j'ai mis du basotect sur toute la surface arrière et côté gauche du caisson. J'ai aussi dissocié le siège du support écran pour pouvoir sortir le siège sans avoir à démonter le panneau de droite du caisson (avant, le chassis du siège ne passait pas par la porte du caisson).

Nouvelles mesures avec une position probablement légèrement différente du micro, toujours posé contre le siège vers la hauteur de la tête : la mesure est sensiblement identique à la précédente. La résonance à 91hz a bel et bien disparu et la correction semble robuste. J'ai mesuré par curiosité le niveau de bruit dans le caisson : il est de 48dBC / 43.3dBA. La distorsion est à environ -36dB @ 20hz et descend à peu près linéairement jusqu'à -50.6dB @ 100hz pour un niveau sonore de 114dB.

Les mesures ici.

[LeChacal619]

Bonjour,

Je viens d'apprendre que la distorsion que je mesure n'est pas du tout représentative de la réalité : à environ 103dBC, j'obtiens:

avec le micro Dayton EMM6: -36dB environ sur la H2 et -65dB environ pour les autres harmoniques.
https://ibb.co/Xs53SGG

avec le ECM8000: -46dB environ sur la H2 et -70dB environ pour les autres harmoniques.
https://ibb.co/xMnVL4Z

avec un micro Behringer B5: -44dB environ sur la H2 et -60dB environ pour la H3 et les harmoniques diminuent au fur et à mesure que l'ordre augmente.
https://ibb.co/64Z31zx

Je précise que je mesure exactement la même distorsion à SPL équivalent avec des écouteurs dans un tube de 2cm avec le micro EMM-6 (j'ai sorti la capsule et elle est placé à une extrêmité du tube alors que l'écouteur et placé à l'autre extrémité). De plus la distorsion augmente et diminue avec le SPL de la même façon avec les écouteurs qu'avec le caisson. J'en déduis que quelque part dans ma chaîne de mesure à ce SPL quelque chose crée de la distorsion, et je tablerai sur le micro.....

[LeChacal619]

Bonjour,

Quelques news: j'ai montré un bras de support pour écran/clavier/souris dans le caisson.

L'ensemble des photos sont ici : https://drive.google.com/open?id=1NeSCw4...zpMz2T-zOB

Je développe une appli pour essayer de reproduire la technique de réglage expliquée ici par David Griesinger (chercheur qui dénonce le fait que la méthode d'égalisation des casques/écouteurs etc. de champ diffus, majoritairement adopté dans la communauté scientifique, n'est pas fiable et à laquelle il préconise comme alternative une méthode d'égalisation grossière et subjective mais selon lui plus pertinente...) : https://www.youtube.com/playlist?list=PL...ZiFb9yKKbL

J'ai réussi à faire quelque chose d'utilisable en javascript et node.js, mais je ne sais pas encore déployer l'application sur le net et il reste à la peauffiner, notamment documenter pour expliquer la procédure à faire.

J'ai testé plusieurs trailers et j'en ai kiffé un : celui d'Alita. Du coup, je l'ai essayé sur le caisson du bas, et.... omg : c'était kiffant !!!  :d :d :d

J'ai fais deux sessions d'écoute, le micro était calibré mais le clipping était à 131dB au niveau numérique et je ne pensais pas monter si haut...

Première session: https://ibb.co/PD6KQbr

Booster un peu le grâve ne dénaturait pas le son à ce niveau sonore, j'en ai donc profité pour le monter de 5-6dB environ.

Deuxième session: https://ibb.co/YR03Z8Y

La c'était juste énorme: je sentais mon corps vibrer dans les gros impacts de grâve.... Je pense que les pics de SPL étaient autour de 138dB compte tenu des deux logs SPL, le 131dB étant atteint sur la deuxième session là ou le pic SPL atteignait 125dB sur la première session.

J'ai testé les trailers du film Aladdin et Avengers:End Game. La bande son était moins dynamique : au lieu de 80/100 sur la barre de volume windows, j'étais obligé de baisser à 50/100 environ pour ne pas que les mediums/aigus soient trop fort. Les basses étaient donc moins fortes, même si elles restaient fortes comparé à une installation classique.... Mais Alita, c'était vraiment le surkiffe !!!

J'ai commandé un tweeter à rubban sur aliexpress. Je vais réaliser un baffle-plan une ou deux voies pour mesurer la bande passante 100-20000hz ou 500-20000hz (selon que je décide de mettre une ou deux voies...) dehors dans un champ, et essayer de corriger aux petits oignons le spectre medium/aigu/extrême aigu.

Quant à la ventilation, elle est toujours prévue pour bientôt :p

[LeChacal619]

Bonjour chers amis !

Voilà de nombreuses aventures à vous raconter.... D'abord, j'avais arrêté d'utiliser mon caisson pour plusieurs mois suite à la sortie de World of Warcraft et le manque d'ergonomie du caisson : quand j'y ai refais une session d'écoute sur le trailer d'Alita, j'ai alluciné et j'avais oublié ô combien les sensations étaient fortes et plaisantes !!!

Ventilation du caisson
Du coup je suis reparti avec encore plus d'entrain : j'ai ajouté en guise de ventilation 3 petits ventilateurs montés en série (la sortie de l'un sur la sortie de l'autre) de 4cm x 4cm collés au bout d'un tuyau flexible pour aspirateur que j'ai emboîté dans un trou du caisson réalisé sur le dessus. L'aspiration fait du bruit et s'entend fortement dans le caisson, j'ai donc ajouté du basotect (mélamine) dans le tuyau d'aspiration pour réduire le bruit (et le débit avec). Je n'ai pas mesuré le débit aspiré, mais il me paraît suffisant. Le bruit est audible mais supportable : ça pourrait être mieux, ça pourrait être pire. Bref c'est entre moyen et plutôt bien de ce côté là ;-)

Aspect visuel / immersion
Côté visuel et immersion, j'ai acheté un casque de réalité virtuelle HTC Vive Cosmos. J'ai fixé des rubans à LED sur le pourtour du caisson à l'intérieur que je met en luminosité faible. Ces LEDs constituent des features points que le casque identifie et utilise pour s'aider à se localiser. J'utilise le casque virtuelle pour m'immerger dans une grande salle de cinéma virtuelle, et donc avoir l'impression de posséder un écran géant en face de soi. Cela participera je pense à davantage d'immersion pour les films et comme la perception sonore est multi-modale (i.e. fait intervenir la vue), je pense que cela contribuera à améliorer la qualité audio.

Amélioration du son binaural
Du côté du casque, le rendu sonore est moyen. Sur certains films ça passe plutôt bien, sur d'autres moins bien. Le rendu est moins bien globalement qu'au cinéma Imax de Labège Innopole à Toulouse. La spatialisation est peu présente et peu précise aussi : j'ai donc décide de m'attaquer franchement au problème.

Mon hypothèse est que quelque chose cloche dans la mesure, mais je ne sais pas où. J'ai plusieurs pistes:
1. Le son transmis par conduction osseuse (signal sonore qui parvient à la cochlée sans passer par conduction par l'air, i.e. le conduit auditif -> tympan -> osselets) n'est pas négligeable: j'ai un protocole que j'imagine pour investiguer cette piste mais elle est assez chronophage, je l'ai donc mis de côté pour le moment....
2. Le signal mesuré n'est pas bon. J'essaie donc de mettre en place une autre méthode de mesure.

Plutôt que de mesurer la pression sonore présente à l'entrée du conduit auditif (ouvert ou bouché), j'essaie de mesurer la pression sonore présente dans un conduit auditif qui serait infini. Pourquoi ? Parce que dans un champ sonore réactif (semi-réverbérant ou réverbérant), la pression sonore diffère de l'intensité acoustique. Hors je me dis qu'il ne faut peut être pas mesuré la pression sonore (ce que fais un micro à priori), mais plutôt l'intensité acoustique. Comme l'intensité acoustique est difficilement mesurable (nécessite des sondes pression-pression ou pression-vélocité très coûteuses et techniquement complexes à mettre en oeuvre et probablement pas miniaturisable suffisamment pour être positionnés dans l'oreille sans impacter le signal sonore présent, l'alternative que j'utilise est de mesurer la pression sonore dans un champ libre (non réactif). En effet, en l'absence de réverbération, l'intensité acoustique est corrélée au carré de la pression sonore à un facteur multiplicatif près. Donc, en mesurant le spectre de la pression sonore dans le conduit auditif, je mesure en quelque sorte le spectre de l'intensité acoustique dans le conduit auditif....

Pour cela, j'ai réalisé une tête artificielle à base de tête polystyrène (quelques euros sur amazon) + des oreilles en silicone pour acuponcture (20€ sur amazon) que j'ai collé par dessus, et j'ai positionné un tube PVC de diamètre interne 6mm. (diamètre moyen du conduit auditif) très long : 17m. environ actuellement. Je place un micro dans un trou sur la paroi du tube à une distance proche de l'oreille, i.e. à une dizaine de cm., car l'aigu s'atténue assez rapidement avec la longueur (5dB environ pour 1m. à 20khz et l'atténuation se fait approximativement linéairement à partir de 1-2khz). Lorsque je réalise une mesure, le son rentre dans le tube, traverse jusqu'à l'autre bout, qui est ouvert, puis est réfléchie avec une inversion de polarité et revient vers le micro. En fenêtrant ma mesure juste avant que l'onde réfléchie n'atteigne le micro, je peux mesurer la pression sonore dans un champ progressif pendant un intervalle de temps aussi grand que le permet la durée du trajet de l'aller-retour dans le tube, d'où un tube de longueur maximale. Avec la longueur de mon tube actuelle, l'aller-retour prend environ 113ms, je peux donc conserver 113ms de la réverbération présente dans la pièce dans laquelle je réalise mes mesures binaurales.... C'est pas suffisant pour capturer la réverbération entière d'une pièce, mais ca reste un bon début pour capturer les quelques premières réflexions !

J'ai fais pas mal de mesurages, pour l'instant j'utilisais un micro professionnel SP-TFB-2 acheté chez Sound Professionals (https://www.soundprofessionals.com/cgi-b...m/SP-TFB-2) censé avoir une réponse bien calibrée et linéaire sur tout le spectre. Hors il s'avère sur une mesure sur un tube acier bien rigide avec l'Etymotic ER4B et une capsule électret à 2€ monté sur un montage tout simple avec une résistance et un condensateur que j'ai réalisé, que la mesure est plus lisse que celle du micro "professionnel" ou la réponse oscille, signe d'une résonance générée probablement par le micro. Je vais donc utiliser ce micro avec montage fait maison pour mes prochaines mesures.

Je me suis aperçu aussi que le tube PVC pouvait générer des parasites sur la mesure, probablement par vibration du tube. Je compte donc enrouler le tube sur un support et le fixer avec par exemple du plâtre pour le rigidifier fortement et réduire ces vibrations parasites que génère le tube lorsqu'il est à l'air libre sans aucun support.

Enfin j'ai cherché à reproduire le son mesuré en premier lieu avec le SP-TFB-2 et:

- {un baffle-plan 28cm + tweeter planaire, un haut parleur large bande Fountek monté dans un tube rempli d'absorbant},
- {dans ma pièce, n extérieur à une distance d'environ 6m.}

Les résultats sont bon d'un point de vue spatialisation pour les mesures dans ma pièce mais un ringing important est présent dans les mesures (probablement car à l'époque j'avais utilisé un tube trop court de 2m. à peine pour les mesures et que donc la réflexion à l'autre bout, ouvert, du tube, revenait avec une amplitude très élevée perturbée le signal mesuré). Quand je tronquais les mesures, la spatialisation était fortement perdue. Le timbre était à peu près correct sur le baffle plan en extérieur et toujours avec un fenêtrage, mais la spatialisation assez impactée négativement la encore.

La calibration du Koss Porta Pro ne m'a pas donné satisfaction: 4dB d'écart entre le côté gauche et droite, et des résultats pas cohérents avec d'autres testeurs qui m'ont donné leur feedback sur mes réglages : l'un d'eux me disait que le grâve était super alors que sur mon exemplaire de Koss Porta Pro le grâve est pourrie, absent, et distord à mort. Avec les Etymotic ER-4B c'était pas mal mais vu le prix des écouteurs, personne ne peut vraiment m'aider surtout pour un résultat non garanti encore. Je m'oriente donc vers un casque audio DIY.

J'avais commandé plusieurs hauts parleurs fabriqués à l'autre bout du monde sur aliexpress.... Un des modèles avait un aimant trop fort et j'ai froissé le diaphragme en placant une grille métallique de protection dessus. Un autre modèle s'est avéré mauvais à la mesure: 3dB d'écart, une réponse accidentée et inconsistante entre les deux unités testées, cf screenshot ci-dessous ou j'ai effectué trois repositionnement du haut parleur sur la tête en silicone de ma tête artificielle pour avoir une idée de la variabilité de la réponse suite à ces repositionnements:


Le dernier modèle s'est avéré très bon: aucun écart mesurable à la mesure entre les deux unités, une réponse très peu accidentée et très homogène entre les deux unités testées. J'ai fais cette fois que deux repositionnements pour une unité et je n'ai pas fais de repositionnement pour l'autre unité tellement les mesures étaient peu variables. Il s'agit des 3 courbes du bas sur le screenshot suivant, ou j'ai laissé les courbes des unités discutées précédemment à titre de comparaison:


Il n'y a pas photo..... Ca tombe bien, ces hauts parleurs coûtent moins cher que les autres unités : 15€ la paire. La compensation du casque est excellente, le rendu meilleur qu'avec les Koss Porta Pro d'origines ou même les Etymotic ER4B corrigés. L'avantage, c'est que le casque est très ouvert et donc le couplage avec l'oreille est très faible: les résonances présentes naturellement dans le conduit auditif ouvert sont peu modifiées, contrairement avec un intra-auriculaire par exemple qui isole complètement le conduit auditif.

Maintenant il me faut réaliser un support pour positionner les hauts parleurs sur l'oreille. J'avais testé un Koss KSC75 dont le système de fixation était similaire au Koss Porta Pro. Comme le casque était pourri, j'avais vandalisé les hauts parleurs pour récupérer la partie plastique des supports à l'arrière que j'avais collé sur mes nouveaux hauts parleurs, et je fixe donc les hauts parleurs sur l'arceau de mon Koss Porta Pro. C'est une solution personnelle, mais comme je souhaite réaliser d'autres exemplaires pour d'autres testeurs, je dois trouver une solution pour partager ce casque DIY dont la fabrication doit rester à moindre coût. Ce soir j'ai donc pensé à réutiliser des embouts de gouttes pour les yeux qui possèdent au bout une petite boule. Découpé au cutter et plié, cela fait un support presque gratuit qu'on peut coller à l'arrière des HPs, et qui se clipse sur l'arceau du Koss Porta Pro ou un autre arceau avec un système de fixation similaire.

Pour réduire encore les coûts et éviter d'acheter un Koss Prota Pro juste pour récupérer l'arceau, j'ai commandé 8 casques à 2€ que je compte également vandaliser pour essayer de fabriquer le support femelle nécessaire pour mes embouts de gouttes pour les yeux qui servent de support mâle aux fameux HPs choisis....

A priori, le coût de fabrication d'un casque serait de 25€ tout inclus (câble jack stéréo à souder, hauts parleurs, arceaux, supports de fixation pour casque, colle ultra forte), enfin si on ignore le temps passé à le fabriquer ;-).

J'ai commandé de quoi fabriquer environ 2 casques supplémentaires (en plus du miens donc). Je mesurerai et calculerait une courbe de compensation individuelle pour les HPs si cela s'avère utile, sinon une compensation générique et je m'assurerai juste que les unités de hauts parleurs que je reçu ne présente pas une variabilité anormalement élevée par rapport à cette réponse générique. J'enverrai alors les casques fabriqués à ceux qui voudront bien m'aider à tester mes réglages, et j'aurai la garantie que les casques sont correctement calibrés et n'affectent donc pas aléatoirement les réglages que je souhaite tester.

Voilà au niveau audio ou j'en suis pour le moment. Ah oui et j'allais oublié: je devrais passer d'ici début Janvier, si tout va bien, chez Franck (alfc) pour faire des mesures binaurales de son superbe système !