Résonance distribuée

Les avantages de la résonance distribuée 

Les produits Sound Lab utilisent un principe révolutionnaire et breveté appelé "résonance distribuée". Ce principe élimine les deux inconvénients majeurs des haut-parleurs dipolaires : la membrane "résonance en tête de tambour" et "l'annulation de l'énergie dipolaire". Regardons comment la technologie de Sound Lab élimine leurs effets.


Résonance de la membrane

Le pic de la résonance acoustique que présentent les membranes tendues (une membrane de peau de tambour en est un bon exemple) peut constituer un sérieux inconvénient pour le haut-parleur électrostatique (ou tout autre type de haut-parleur à membrane) s'il n'est pas éliminé. Il peut provoquer un pic d'énergie acoustique important à la fréquence de résonance, qui peut atteindre 30 dB. Cette crête sonore non seulement "colore" le son mais elle limite également la gamme dynamique utilisable du haut-parleur.

L'approche orthodoxe utilisée par certains concepteurs pour éliminer le pic de résonance consiste à utiliser un amortissement acoustique tel qu'un maillage fin tendu sur le panneau rayonnant. Certains utilisent un maillage similaire à celui des bas de nylon transparents. Malheureusement, comme la maille agit comme une résistance acoustique, l'amortissement résistif "opère" sur toute la bande passante du haut-parleur, lui donnant une qualité peu brillante. De plus, l'énergie résonnante est dissipée ou "jetée" et n'est pas utilisée à bon escient.


La division d'un pic de résonance unique en une série de pics de résonance

Nous avons envisagé la possibilité d'utiliser l'énergie de résonance de la membrane de manière constructive plutôt que de la jeter, car une caractéristique d'une membrane sous-amorcée à sa fréquence de résonance est qu'elle est très sensible à la fréquence de résonance. En fait, elle peut être si sensible que si elle n'est pas contrôlée, elle peut faire claquer les électrodes du stator à des niveaux d'entrée de signal relativement faibles. La raison pour laquelle cet effet est si spectaculaire est que chaque unité de surface du diaphragme apporte sa partie d'énergie au pic d'énergie à la résonance.

Un ancien philosophe a déclaré "Poser la bonne question mène à la réponse". Nous avons posé la question :

"Au lieu de permettre à l'ensemble du diaphragme de contribuer à un pic de résonance, pourquoi ne pas créer une situation où différentes sections du diaphragme résonnent à différentes fréquences de manière graduelle, répartissant ainsi spéctralement l'énergie de résonance, ce qui élimine la réponse indésirable d'un seul pic".

Nous avons testé cette option et nous avons constaté que l'ensemble de secteurs résonnaient en répartissait bien l'énergie sur tout la bande passante de fréquences, éliminant ainsi le pic de résonance unique. Pourquoi ca nous convient ? Pour commencer, l'amplitude des pics distribués est inférieure à celle du pic unique. Ainsi, le haut-parleur peut déjà jouer plus fort. Ce n'est qu'un premier avantage, mais il y en a d'autres. 


Résultats de la résonance distribuée

Deux merveilleux résultats sont atteint : la résonance "tête de tambour" à une seule crête est éliminée et l'efficacité des basses fréquences est considérablement accrue car elle fonctionne sur une énergie de résonance très sensible.

Le résultat global est une réponse des basses dépourvue de basse à une crête (jukebox) et, plus important encore, il est rapide, dynamique, efficace et sans retenue.


Comment le principe de résonance répartie est-il mis en œuvre ?

Les panneaux électrostatiques de Sound Lab utilisent une seule membrane. En employant une technique de blocage des mouvements, la membrane est séparée en une série de secteurs rayonnants, chacun d'eux étant de taille différente et, par conséquent, différant également en termes de résonance de fréquence. La résonance de chaque secteur individuel suit une "loi" telle que l'effet collectif de tous les secteurs résonnants complète, et donc compense, la perte d'énergie basse fréquence causée par l'annulation des dipôles.


Qu'est-ce qu'un radiateur dipolaire ?

C'est une question essentielle. Un radiateur dipôle acoustique est essentiellement une membrane vibrante dans laquelle l'énergie acoustique émanant de ses deux côtés peut se propager librement dans l'espace. En d'autres termes, le radiateur n'est pas placé dans une "boîte" comme c'est le cas des haut-parleurs conventionnels de type "boîte". Le but de la boîte est d'isoler l'énergie d'un côté de la membrane (ou du cône pour les haut-parleurs dynamiques) de l'énergie émanant de l'autre côté afin qu'elles ne puissent pas interférer entre elles.


Qu'est-ce que l'annulation des dipôles ?

Une caractéristique naturelle d'une membrane vibrante est que l'énergie rayonnant de la membrane le fait dans un angle de dispersion bien défini. L'ampleur de l'angle de dispersion est la fonction du rapport entre la dimension, la largeur ou la hauteur de la membrane et la longueur d'onde de la fréquence qu'elle rayonne dans la direction de la largeur ou de la hauteur, respectivement.

Par exemple, considérons une membrane carrée d'un pied de long par côté. Considérons une fréquence de 20 000 Hz. La longueur d'onde est inférieure à un demi-pouce. Le rapport entre la largeur (ou la hauteur) et la longueur d'onde (rapport de directivité) est faible, soit environ 0,042″. Cela suggère une dispersion d'énergie très directive, étroite et à petit angle, analogue à celle d'un faisceau laser. C'est pourquoi la plupart des tweeters sont petits afin d'augmenter l'angle de dispersion de l'énergie.

En comparaison, la longueur d'onde de 20 Hz est d'environ 55 pieds, ce qui donne un rapport de directive important d'environ 55, indiquant une très large dispersion, supérieure à 180 degrés.


L'énergie rayonnant des deux côtés d'un radiateur dipôle est déphasée de 180 degrés

Comme le mouvement d'une membrane "pousse" l'air (pression) d'un côté et "tire" simultanément l'air (raréfaction) de l'autre côté, les sons émanant des deux côtés d'une membrane vibrante sont déphasés de 180 degrés et s'annuleraient s'ils occupaient le même espace. Comme mentionné ci-dessus, l'approche par "boîte" permet d'éviter ce phénomène, mais nous souhaitons montrer que ce n'est pas la meilleure approche pour une qualité sonore optimale.

Un haut-parleur dipôle est-il meilleur qu'un haut-parleur "boîte" ? Les haut-parleurs dipolaires et les haut-parleurs "en boîte" ont tous deux leurs propres avantages et problèmes. La "boîte" élimine l'annulation des dipôles mais elle ajoute la "coloration de la boîte", qui est un autre mot pour désigner la résonance de la chambre causée par l'interaction de la masse en mouvement du haut-parleur et du "ressort" acoustique de l'air confiné. Le principal avantage de la "boîte" est que l'énergie des basses fréquences est préservée et qu'une bonne réponse dans les basses peut être obtenue en utilisant une boîte relativement petite, nonobstant les effets de boîte.

D'autre part, un puriste de l'audio ne peut pas tolérer les "colorations de la boîte". C'est un véritable dilemme puisque le problème de la "coloration de la boîte" a été résolu, mais la perte d'énergie des basses due à l'annulation du dipôle peut être tout aussi inacceptable. Ainsi, voici notre héros qui résout le problème, comme décrit ci-dessus: la résonance distribuée !

Félicitations ! Vous avez réussi à aller jusqu'au bout. Espérons que ce discours n'a pas semé la confusion. L'annulation des dipôles est une qualité très importante des haut-parleurs du Sound Lab et nous souhaitons que nos clients comprennent la technologie qui se cache derrière leurs haut-parleurs.