Sur de la musique enregistrée (MP3/CD):
Le signal étant le plus souvent hyper compressé/limité (facteur de crête faible), il faut impérativement prendre une marge sur la puissance AES annoncée, à plus forte raison si vous diffusez des musiques électroniques en free party pendant de nombreuses heures, voire des jours durant. La marge nécessaire à la protection des HP, est la puissance AES divisée par 1.5, ce qui représente une différence de niveau de 1.76dB. Si on tient compte de la compression thermique, la différence de niveau se réduira à quelque chose proche d’un Décibel, ce qui est peu. Prendre de la marge sur la puissance n'est donc pas très contraignant pour le niveau sonore final. Les HP seront moins sollicités électriquement et mécaniquement pour un niveau sonore quasi équivalent.
Le signal étant le plus souvent hyper compressé/limité (facteur de crête faible), il faut impérativement prendre une marge sur la puissance AES annoncée, à plus forte raison si vous diffusez des musiques électroniques en free party pendant de nombreuses heures, voire des jours durant. La marge nécessaire à la protection des HP, est la puissance AES divisée par 1.5, ce qui représente une différence de niveau de 1.76dB. Si on tient compte de la compression thermique, la différence de niveau se réduira à quelque chose proche d’un Décibel, ce qui est peu. Prendre de la marge sur la puissance n'est donc pas très contraignant pour le niveau sonore final. Les HP seront moins sollicités électriquement et mécaniquement pour un niveau sonore quasi équivalent.
On limitera le signal selon un mode RMS du limiteur avec un release long, généralement le plus long que permet le processeur. L’attaque devra être la plus courte possible. Attention, suivant les limiteurs, une attaque trop courte peut générer des distorsions, et une attaque trop longue peut laisser passer des crêtes, ce qui peut augmenter le niveau RMS. Les réglages attack et release ne sont pas toujours transposables d’un processeur à un autre. A noter qu’il est plus important pour la durée de vie d’un HP de surveiller le niveau RMS qu’il reçoit, plutôt que le niveau crête, mais en aucun cas, l’ampli ne devra écrêter le signal. Il est nécessaire que l’ampli ait une puissance d’au moins le double de la puissance limitée. Si la puissance de l’ampli est inférieure au double de la puissance limitée, les diodes de crêtes risquent de s’allumer trop souvent. Dans ce cas la, on réduira le threshold du limiteur. Pour vous aider à choisir la puissance de l’ampli et la puissance de limitation, utilisez la calculatrice dédiée.
Les subs étant les plus gros consommateurs d’énergie, et les fréquences médium aigu comportant des crêtes plus élevées, il est conseillé d’avoir des tops avec une réserve de puissance supérieure aux subs.
Sans limiteur, tout excès de niveau se traduira par des écrêtages qui vont générer des harmoniques, multipliant ainsi artificiellement la puissance. Cela peut solliciter excessivement les transducteurs jusqu’a leur destruction totale, même si l’ampli est moins puissant que le transducteur (c’est même pire puisque l’écrêtage sera atteint plus rapidement). Si votre limiteur est correctement paramètré, quel que soit le niveau envoyé au processeur, l’ampli ne sera pas en mesure de dépasser la limite de puissance que vous vous êtes fixé.
A propos d’écrêtage, ci dessous, la forme d’onde extraite d’un disque, après passage dans un studio de mastering, un des plus réputés en France: On voit bien les crêtes qui ont été passées au « rabot » (limiteur) numérique, et ce de la manière la plus brutale qui soit. Ce genre d’écrêtage induit bien évidemment des distorsions par harmoniques d’ordre impair, plus ou moins audibles suivant le contenu spectral du signal, et la profondeur de signal « raboté ». Ce traitement sonore a pour but d’augmenter le niveau RMS du signal, mais cela a des effets secondaires assez désagréables. C’est ce genre de titres écrêtés que l’on nous vend et qui se retrouvent dans le top 50. A méditer !
Quelle puissance envoyer dans les HP ou enceintes?
Sur de la musique Live:
A condition que le signal ne soit pas ultra compressé, que le concert dure un temps limité (la norme AES teste les HP sur une durée de deux heures), la puissance AES peut s’appliquer. Il est utile d’utiliser des amplis jusqu’au double de la puissance AES des HP, et ce afin de pouvoir reproduire correctement les crêtes de niveau présentes dans le signal. On programmera un threshold limiteur RMS correspondant à la puissance AES du HP (et non à la puissance de l’ampli), voire moins si on souhaite de la marge (voir calculatrice sur le site), avec un réglage de l’attack d’une valeur supérieure à zéro, ce qui autorisera certaines transitoires à passer la barrière du limiteur pendant un laps de temps très court, permettant ainsi de ne pas trop dénaturer le son en « cassant » ces transitoires. On programmera un release ni trop long, ni trop court. Mais attention, un limiteur réglé avec un réglage d’attack long et un release court peut laisser passer des crêtes assez importantes dans les amplis / HP. La personne responsable de la sonorisation doit exactement savoir ce qu’elle fait avec ce genre de réglages. Les diodes du limiteur ne doivent pas s’allumer à tout va: uniquement sur des pics de puissance. Si la personne qui va être aux manettes de la sonorisation est jugée comme non fiable (ou inconnue), calez les limiteurs à une puissance réduite avec un release long, attaque à zéro, seul moyen de protéger efficacement les HP (tant pis pour les transitoires). Ci dessous, un exemple de ce qu’on peut tolérer ou pas avec un limiteur laissant passer des crêtes:
A condition que le signal ne soit pas ultra compressé, que le concert dure un temps limité (la norme AES teste les HP sur une durée de deux heures), la puissance AES peut s’appliquer. Il est utile d’utiliser des amplis jusqu’au double de la puissance AES des HP, et ce afin de pouvoir reproduire correctement les crêtes de niveau présentes dans le signal. On programmera un threshold limiteur RMS correspondant à la puissance AES du HP (et non à la puissance de l’ampli), voire moins si on souhaite de la marge (voir calculatrice sur le site), avec un réglage de l’attack d’une valeur supérieure à zéro, ce qui autorisera certaines transitoires à passer la barrière du limiteur pendant un laps de temps très court, permettant ainsi de ne pas trop dénaturer le son en « cassant » ces transitoires. On programmera un release ni trop long, ni trop court. Mais attention, un limiteur réglé avec un réglage d’attack long et un release court peut laisser passer des crêtes assez importantes dans les amplis / HP. La personne responsable de la sonorisation doit exactement savoir ce qu’elle fait avec ce genre de réglages. Les diodes du limiteur ne doivent pas s’allumer à tout va: uniquement sur des pics de puissance. Si la personne qui va être aux manettes de la sonorisation est jugée comme non fiable (ou inconnue), calez les limiteurs à une puissance réduite avec un release long, attaque à zéro, seul moyen de protéger efficacement les HP (tant pis pour les transitoires). Ci dessous, un exemple de ce qu’on peut tolérer ou pas avec un limiteur laissant passer des crêtes:
Comme vous pouvez l’entendre, tous ces signaux présentent des niveaux sonores différents, mais pourtant, tous ces fichiers ont un même niveau crête de 0dB FS : Vous venez de découvrir ce qu’est le niveau apparent, la différence entre les niveaux crêtes et niveau RMS et l’importance de ces derniers.
Il est donc facile d’imaginer que chacun de ces signaux n’a le même impact sur la puissance maxi tolérée par le haut parleur. A noter que l’ampli mesure la valeur crête pour déclencher la led de clip.
Retenez ceci: Ne jamais envoyer un signal sinus ou carré à très fort niveau : Vous pourriez détruire les HP par excès de puissance RMS ou sur-excursion mécanique de la membrane.
Ci dessous, le vu-métre de Wavelab, permettant de visualiser les niveaux crêtes (barres externes du vu-métres) et les niveaux RMS (barres internes).
Il est donc facile d’imaginer que chacun de ces signaux n’a le même impact sur la puissance maxi tolérée par le haut parleur. A noter que l’ampli mesure la valeur crête pour déclencher la led de clip.
Retenez ceci: Ne jamais envoyer un signal sinus ou carré à très fort niveau : Vous pourriez détruire les HP par excès de puissance RMS ou sur-excursion mécanique de la membrane.
Ci dessous, le vu-métre de Wavelab, permettant de visualiser les niveaux crêtes (barres externes du vu-métres) et les niveaux RMS (barres internes).
- Signal carré 100Hz: 0dB RMS :
- Signal sinusoidal 100Hz: - 3dB RMS :
- musique électronique mastérisée: -9dB RMS :
- musique électronique non mastérisée: -15dB RMS :
- Musique de type Live non traitée: - 21 dB RMS :
- Signal sinusoidal 100Hz: - 3dB RMS :
- musique électronique mastérisée: -9dB RMS :
- musique électronique non mastérisée: -15dB RMS :
- Musique de type Live non traitée: - 21 dB RMS :
La puissance admissible d’un Haut Parleur ou d’une enceinte (ainsi que son ampli associé) fait souvent controverse. Chacun y va des ses propres arguments, plus ou moins contradictoires, et au final, l’utilisateur aura du mal à déterminer la puissance qu’il peut réellement envoyer dans ses HP.
Motifs et raisons:
On pourrait penser qu’un HP donné pour 1000 watts AES va pouvoir encaisser 1000 watts venus d’un ampli, mais ça n’est pas forcément le cas. La puissance maxi d’un HP est mesurée dans des conditions qui lui sont plutôt favorables (charge HP qui peut être totalement ouverte et donc favorable à l’évacuation de la chaleur, mesure dans un milieu tempéré, seulement deux heures de test, tension de référence basée sur Zmin, etc), certains paramètres peuvent remettre en cause cette puissance admissible. Parmi ceux ci:
Motifs et raisons:
On pourrait penser qu’un HP donné pour 1000 watts AES va pouvoir encaisser 1000 watts venus d’un ampli, mais ça n’est pas forcément le cas. La puissance maxi d’un HP est mesurée dans des conditions qui lui sont plutôt favorables (charge HP qui peut être totalement ouverte et donc favorable à l’évacuation de la chaleur, mesure dans un milieu tempéré, seulement deux heures de test, tension de référence basée sur Zmin, etc), certains paramètres peuvent remettre en cause cette puissance admissible. Parmi ceux ci:
- la nature du signal musical: la musique enregistrée (disques/MP3) est le plus souvent très compressée et présente un niveau apparent RMS bien supérieur à celui de la musique Live (pour un niveau crête équivalent).
- La charge du caisson: un HP dans une charge close chauffera + que dans une charge Bass reflex ou ventilée (Scoop, Tapped Horn, etc).
- Le X-max: Un HP a une excursion de membrane limitée à son paramètres X-Max. Au delà de cette valeur, le HP va rentrer en distorsion. Et si la puissance augmente, une fois l’excursion maxi dépassée, le HP risque une destruction mécanique de l’équipage mobile par élongations et talonnages excessifs.
L’’utilisateur peut donc être amené à revoir la puissance à la baisse. Exemple avec le WSX Martin, équipé d’un RCF LF18P300 donné pour 1000 watts AES, un caisson qui est pourtant vendu comme acceptant une puissance de 600 Watts AES, certainement à cause de sa charge close et des très fortes pressions internes sur la membrane. A noter que la température ambiante peut aussi avoir son importance et réduira encore un peu plus la puissance admissible.
Les normes existantes:
Norme AES2 (1984):
Le test se fait sur une période de 2 heures avec un signal test de bruit rose présentant un facteur de crête de 6dB, et filtré en 12dB/oct Butterworth sur une décade (exemple 50/500Hz, 200Hz/2000Hz), libre au constructeur de choisir la fréquence de filtrage. Le HP est à l’air libre et sa membrane doit se déplacer dans un mouvement horizontal. A l’issue du test et d’une période de repos, le HP ne doit pas présenter de signes de changement permanents d’un point de vue acoustique, mécanique ou électrique, et ce dans un facteur de tolérance de 10%.
Les auteurs de la norme reconnaissent eux même que ce test n'est pas représentatif des conditions réelles, mais que néanmoins, cela permet une comparaison objective entre HP de différentes marques (ce qui est vrai). Ajoutons aux restrictions de cette norme, les 2 heures de durée de test, trop court pour simuler de vraies conditions, ou encore un signal de test pas assez proche de la teneur d’un signal musical : un signal musical filtré sur une bande de fréquences réduite sollicitera d’avantage l'excursion du haut parleur (ex: voie sub).
Norme EIA RS-426-A (1980):
La période de test dure 8 heures, avec un signal bruit rose facteur de crête de 6dB.
La période de test dure 8 heures, avec un signal bruit rose facteur de crête de 6dB.
Norme EIA RS-426-B (1998):
C’est une révision de la norme EIA RS-426-A qui prend aussi en compte la compression thermique, la distorsion. On retrouve le test initial avec 8 heures en bruit rose filtré, + un autre test avec un sinus en fréquence glissante rapide (sine sweep) de 40Hz à 10Khz en boucle + d’autres paramètres qui rendent ce test assez complexe. L’industrie audio a majoritairement choisie de ne pas reconnaître ce test.
C’est une révision de la norme EIA RS-426-A qui prend aussi en compte la compression thermique, la distorsion. On retrouve le test initial avec 8 heures en bruit rose filtré, + un autre test avec un sinus en fréquence glissante rapide (sine sweep) de 40Hz à 10Khz en boucle + d’autres paramètres qui rendent ce test assez complexe. L’industrie audio a majoritairement choisie de ne pas reconnaître ce test.
Norme IEC268-1 (1985):
C’est la norme la plus contraignante. Le test dure 100 heures, signal de test bruit rose avec facteur de crête de 6dB.
C’est la norme la plus contraignante. Le test dure 100 heures, signal de test bruit rose avec facteur de crête de 6dB.
Norme RMS:
RMS (Root Mean Square) n’est pas une norme, mais la valeur efficace mesurée d’une tension ou d’un courant. On peut donc imaginer qu’avant la norme AES, les constructeurs de HP avaient des procédures de tests assez hétéroclites, puisque non régies par une norme.
RMS (Root Mean Square) n’est pas une norme, mais la valeur efficace mesurée d’une tension ou d’un courant. On peut donc imaginer qu’avant la norme AES, les constructeurs de HP avaient des procédures de tests assez hétéroclites, puisque non régies par une norme.
Les constructeurs ont fini par trancher et se mettre tous d'accord: c’est la norme AES qui a été adoptée comme standard de l’industrie audio. Évidemment, la norme AES est plutôt avantageuse par rapport à la norme IEC268-1, et on comprendra aisément que les constructeurs aient choisi la norme la plus valorisante pour leurs HP.
NB: Afin de stopper les idées reçues, et couramment répandues sur le net: les watts mesurés par les normes EIA, IEC ET AES sont bien des watts RMS, chacune de ces mesures encadrée par sa norme. D’autre part, ne cherchez pas à comparer des watts RMS d’amplis et des watts AES/RMS mesurés sur des HP. Les mesures sont faites avec des signaux différents: avec un sinus d’un facteur crête de 3dB pour les amplis, avec un bruit rose facteur crête de 6dB pour les HP. Si un ampli est mesuré à 1000 watts RMS, sa puissance crête sera donc de 2000 watts (+3dB), et si un HP est mesuré 1000 watts AES, sa puissance crête sera de 4000 watts (+6dB). Si on applique à l’ampli de 1000 watts RMS un signal facteur crête de 6dB, sa puissance crête sera toujours de 2000 watts, mais sa puissance RMS avant écrêtage ne sera plus que de 500 watts. D’autres infos sur les rapports RMS/crête ici.
A propos des puissances des HP:
NB: Afin de stopper les idées reçues, et couramment répandues sur le net: les watts mesurés par les normes EIA, IEC ET AES sont bien des watts RMS, chacune de ces mesures encadrée par sa norme. D’autre part, ne cherchez pas à comparer des watts RMS d’amplis et des watts AES/RMS mesurés sur des HP. Les mesures sont faites avec des signaux différents: avec un sinus d’un facteur crête de 3dB pour les amplis, avec un bruit rose facteur crête de 6dB pour les HP. Si un ampli est mesuré à 1000 watts RMS, sa puissance crête sera donc de 2000 watts (+3dB), et si un HP est mesuré 1000 watts AES, sa puissance crête sera de 4000 watts (+6dB). Si on applique à l’ampli de 1000 watts RMS un signal facteur crête de 6dB, sa puissance crête sera toujours de 2000 watts, mais sa puissance RMS avant écrêtage ne sera plus que de 500 watts. D’autres infos sur les rapports RMS/crête ici.
A propos des puissances des HP:
- La Puissance dite « nominale » ou puissance en « régime continu » correspond à la puissance AES.
- la puissances dite « programme » donnée par les constructeurs correspond au double la puissance nominale, soit +3dB.
- la puissance dite « crête » ou « Peak » correspond à la puissance nominale multipliée par 4 soit +6dB.
A propos du niveau SPL des enceintes:
- le niveau SPL dit « continu » ou « nominal » correspond au niveau continu à la puissance admissible nominale.
- le niveau SPL dit « programme » correspond au niveau SPL à la puissance programme, soit +3dB par rapport au niveau continu.
- le niveau SPL dit « max » ou « peak » ou encore « crête » correspond au niveau à la puissance crête, soit +6dB par rapport à la puissance continue.
A noter que ces niveaux ne sont le plus souvent que des calculs théoriques, et ne tiennent pas compte de la compression thermique qui peut abaisser la sensibilité de l’enceinte de 2 ou 3 dB, voire + pour des HP de moindre qualité. Certains constructeurs d’enceintes n’indiquent que le niveau SPL Max, soit +6dB par rapport au niveau théorique calculé en continu. Ainsi une enceinte donnée pour 130dB « Max » ne fera que 124 dB de niveau continu à la puissance nominale. Ne vous laissez donc plus berner par certains chiffres flatteurs et loin de la réalité.
La nature du signal:
Le signal a une part importante sur la tenue en puissance du Haut Parleur. Un signal musical est composé de formes d’ondes complexes qui inévitablement engendrent des crêtes lorsqu’elles sont mixées entre elles. Ces crêtes sont rabotées par les studios de mastering, ce qui augmente le niveau apparent sans pour autant changer le niveau crête qui est fixé à 0dB FS (Full Scale) en numérique. Mais le niveau que nous percevons réellement, est lié au niveau moyen RMS (et non au niveau crête). On distingue donc 2 types de niveaux:
La nature du signal:
Le signal a une part importante sur la tenue en puissance du Haut Parleur. Un signal musical est composé de formes d’ondes complexes qui inévitablement engendrent des crêtes lorsqu’elles sont mixées entre elles. Ces crêtes sont rabotées par les studios de mastering, ce qui augmente le niveau apparent sans pour autant changer le niveau crête qui est fixé à 0dB FS (Full Scale) en numérique. Mais le niveau que nous percevons réellement, est lié au niveau moyen RMS (et non au niveau crête). On distingue donc 2 types de niveaux:
- le niveau crête qui est le niveau absolu maximal atteint par les crêtes (celui mesuré en dB FS par tout appareil numérique ou le clip d’un ampli)
- le niveau RMS qui est le niveau moyen du signal (ou aussi niveau apparent)
Afin de comprendre l’importance du niveau RMS, voici quelques exemples d’extraits audio pour diverses valeurs RMS mais à un même niveau crête de 0dB FS: (Attention, baissez le volume pour écouter les signaux à 100Hz qui sont bien plus forts et pourraient endommager vos enceintes.)
Si la led d’entrée en action du limiteur clignote comme ceci:
C’est encore tolérable (à la condition que le mix ne soit pas
ou peu compressé)
Par contre si elle clignote comme cela:
Vous courrez à la catastrophe !
C’est encore tolérable (à la condition que le mix ne soit pas
ou peu compressé)
Par contre si elle clignote comme cela:
Vous courrez à la catastrophe !
Enfin, un mot sur la mesure du niveau RMS des signaux audio: Suivant les logiciels utilisés, le niveau RMS affiché peut varier de 3 dB. La raison en est simple: la norme AES17 fixe (entres autres) le niveau RMS d’un signal sinus à 0dB FS crête, comme ayant la valeur 0dB RMS. Un signal carré sera mesuré à + 3dB RMS suivant cette même norme. Mais la valeur réelle pour un sinus est bien -3dB RMS (pour 0dB peak FS). Pour un signal carré, la valeur réelle est 0dB RMS (pour 0dB peak FS). A noter que le logiciel Wavelab utilise la valeur AES17 par défaut, et peut être commuté sur la valeur réelle dans les options du logiciel.
A propos de la compression excessive:
Depuis l’apparition du CD et des premiers limiteurs numériques, on a pu assister à une course effrénée et ridicule au plus fort niveau sonore. Poussés par les maisons de disques, les studios de mastering se livrent à la guerre des décibels à l’aide de compressions et limitations outrancières du signal. On a aujourd’hui atteint des valeurs extrêmes au point que la musique est devenue plate et sans vie. La musique est détruite, l’écoute devient fatigante (surtout à des niveaux élevés), les effets d’impacts et les transitoires sont quasi inexistants. C’est regrettable quand on sait que certains vieux titres bien mastérisés sonnent mieux que des productions actuelles. D’autre part, la musique excessivement compressée, fatigue plus vite les HP en gonflant le niveau RMS.
Ci dessous une petite animation qui illustre bien l’évolution de la dynamique. Le chiffre vert mis en avant représente la différence en dB entre le signal RMS le plus bas et le niveau RMS le plus fort.
Depuis l’apparition du CD et des premiers limiteurs numériques, on a pu assister à une course effrénée et ridicule au plus fort niveau sonore. Poussés par les maisons de disques, les studios de mastering se livrent à la guerre des décibels à l’aide de compressions et limitations outrancières du signal. On a aujourd’hui atteint des valeurs extrêmes au point que la musique est devenue plate et sans vie. La musique est détruite, l’écoute devient fatigante (surtout à des niveaux élevés), les effets d’impacts et les transitoires sont quasi inexistants. C’est regrettable quand on sait que certains vieux titres bien mastérisés sonnent mieux que des productions actuelles. D’autre part, la musique excessivement compressée, fatigue plus vite les HP en gonflant le niveau RMS.
Ci dessous une petite animation qui illustre bien l’évolution de la dynamique. Le chiffre vert mis en avant représente la différence en dB entre le signal RMS le plus bas et le niveau RMS le plus fort.
