PENTES DE FILTRAGE
Une coupure, ce n'est pas seulement une fréquence. C'est aussi une raideur et un alignement, et ce sont eux qui décident si les deux voies s'additionnent proprement ou se battent entre elles au point de raccord.
Lire une pente
La pente se compte en décibels par octave. Chaque ordre de filtre ajoute 6 dB/oct. Un filtre du 4e ordre atténue donc de 24 dB/oct : une octave sous la coupure, le signal est 24 dB plus bas.
Ordre 2 — 12 dB/oct
Douce. Laisse passer beaucoup d'énergie hors bande. Zone de recouvrement large entre les deux voies.
Ordre 3 — 18 dB/oct
Intermédiaire. Compromis entre protection et douceur du raccord.
Ordre 4 — 24 dB/oct
La référence en sonorisation. Protection sérieuse, recouvrement court, comportement bien documenté.
Ordre 8 — 48 dB/oct
Très raide. Protection maximale, mais rotation de phase importante et raccord plus délicat.
Le nom complet d'une coupure comporte trois informations : la fréquence, la pente et l'alignement. « 120 Hz » ne veut rien dire tout seul. « LR24 à 120 Hz » est une consigne exploitable.
Linkwitz-Riley (LR)
L'alignement conçu spécifiquement pour les filtres séparateurs de voies. C'est le choix par défaut de la grande majorité des constructeurs de sonorisation.
Fonctionnement
Au point de coupure, chaque voie est atténuée de −6 dB. Les deux voies additionnées redonnent exactement le niveau d'origine, sans bosse ni creux.
Avantages
Sommation plate. En LR24, les deux voies sont en phase au raccord : pas d'inversion de polarité à faire, le lobe de rayonnement reste dans l'axe.
Inconvénients
Rotation de phase totale de 360° en LR24, qui s'ajoute à celle du haut-parleur et de la charge. Un LR12 impose d'inverser la polarité d'une des deux voies.
Impact sur la phase
Chaque ordre fait tourner la phase de 90°. En LR24 (ordre 4), la rotation atteint 360° : les deux voies se retrouvent en phase, d'où la sommation propre. En LR12 (ordre 2), la rotation est de 180° : les voies sont en opposition, et il faut inverser la polarité de l'une des deux pour obtenir la sommation correcte.
Cas d'utilisation
Raccord sub / kick, kick / médium, médium / aigu. C'est le point de départ raisonnable quand le constructeur ne dit rien.
Pourquoi les constructeurs le préfèrent : c'est le seul alignement courant qui garantit une sommation plate et en phase sans manipulation supplémentaire. Sur un système multi-voies aligné en délai, c'est ce qui donne le résultat le plus prévisible.
Butterworth (BW)
L'alignement à réponse la plus plate possible dans la bande passante, pris voie par voie. Excellent filtre isolé, moins évident en séparateur.
Fonctionnement
Au point de coupure, chaque voie est à −3 dB. Réponse individuelle parfaitement plate jusqu'à la coupure.
Avantages
Bande passante maximale conservée. Pente disponible en ordres impairs, dont le 18 dB/oct qu'on ne trouve pas en Linkwitz-Riley.
Inconvénients
Deux voies à −3 dB additionnées en phase donnent +3 dB de bosse au point de raccord. Il faut la corriger, ou l'accepter en connaissance de cause.
Impact sur la phase
Rotation de 90° par ordre également. En BW18 (ordre 3), la rotation est de 270°, ce qui place les voies en quadrature : la sommation dépend fortement du délai et de la position physique des sources. C'est exploitable, mais cela se mesure, cela ne se devine pas.
Cas d'utilisation
Fréquemment employé en passe-haut de protection, là où il n'y a pas de sommation avec une autre voie. Un BW24 sous un bass-reflex protège sans introduire le problème de la bosse, puisqu'il n'y a rien à additionner en dessous.
Pourquoi certains constructeurs le choisissent : pour la protection en bas de bande, où l'objectif est d'atténuer vite sans se soucier d'un raccord. Sur les plans de caissons, le passe-haut est souvent donné en Butterworth pour cette raison.
Bessel
L'alignement optimisé non pas sur l'amplitude, mais sur le temps de propagation de groupe.
Fonctionnement
Le temps de propagation est le plus constant possible sur la bande : toutes les fréquences traversent le filtre avec un retard quasi identique.
Avantages
La meilleure préservation de la forme d'onde. Rotation de phase la plus progressive du lot, transitoires respectées.
Inconvénients
Atténuation réelle nettement plus lente que la pente nominale le laisse croire. Mauvais choix pour protéger un haut-parleur : ça laisse passer trop d'énergie hors bande.
Cas d'utilisation
Recherché quand la qualité du transitoire prime et que la protection est assurée par ailleurs. Rare en sound system, où la contrainte principale est de protéger des haut-parleurs poussés à leurs limites.
Ne pas utiliser un Bessel comme passe-haut de protection sur un bass-reflex ou un tapped horn. La pente effective est insuffisante pour empêcher l'excursion sous l'accord.
Comparaison au point de coupure
| Alignement | Niveau à la coupure | Sommation des deux voies | Phase | Emploi principal |
|---|---|---|---|---|
| LR12 | −6 dB | Plate si une voie est inversée | 180° | Raccord doux |
| LR24 | −6 dB | Plate, sans inversion | 360° | Raccord de référence |
| LR48 | −6 dB | Plate, sans inversion | 720° | Séparation stricte |
| BW12 | −3 dB | Bosse de +3 dB | 180° | Protection douce |
| BW18 | −3 dB | Dépend du délai | 270° | Compromis |
| BW24 | −3 dB | Bosse de +3 dB | 360° | Passe-haut de protection |
| Bessel | Variable | Douce, peu marquée | Progressive | Respect du transitoire |
Valeurs théoriques du filtre électrique seul. La réponse acoustique finale combine ce filtre, la réponse propre du haut-parleur et celle de la charge : c'est elle qu'il faut mesurer.
La règle qui compte vraiment
Un filtre électrique n'est pas une réponse acoustique. Le haut-parleur et la charge apportent déjà leur propre pente et leur propre rotation de phase. Un tapped horn coupé en LR24 ne produit pas une pente acoustique de 24 dB/oct : il produit la somme du filtre et de son comportement naturel.
Le passe-haut n'est jamais un réglage de confort. Sur une charge accordée, c'est lui qui empêche la destruction mécanique du haut-parleur. Il se règle avant la première montée en niveau, pas après.