Absorbeur actif autonome

[thierryvalk]

Avec l’ampli à µC de ce sujet viewtopic.php?f=2&t=81
je voudrais aussi faire un système d’absorbeur pour les basses fréquences.

Actuellement j’ai un caisson à l’arrière avec un DSPiy en FIR qui me fait +- cette fonction.
C’est bien, mais un peu trop théorique vu que c’est un signal avec une phase torturée et délais sur le temps que le met le son à traverser ma salle.
Pas certain que selon la température et d’autres éléments non fixes ce soit toujours parfait.

Donc je voudrais un système autonome, c’est vraiment à l’état d’idée farfelue.
L’idée est toujours de placer un caisson à l’arrière de la pièce.
Le HP servirait de micro et l’ampli par magie réagirait selon le signal détecté pour faire une sorte d’absorbeur.
La première question : un HP peut-il faire micro ?
J’ai testé en branchant le sub à la place du micro.
Voici les 2 courbes : micro sur le sub et sub sans changer de réglage.

En envoyant du sinus à 50Hz je mesure 60mV, c’est peu mais le niveau sonore n’était pas trop fort non-plus.

[thierryvalk]

Un document bien fait sur le problème des ondes stationnaires :
http://www.lafontaudio.com/criteres.htm

Et après quelques recherches sur le net je suis tombé sur cette étude qui correspond à mon souhait :
http://infoscience.epfl.ch/record/213819/files/151117_SFA_TCVAM%20workshop.pdf?version=1

Du travail de Mr Lissek, on peut voir qu'il a testé pas mal de choses, dont le HP comme micro placé dans une CR ou avec un micro.
Le but est donc de "contrôler" la fréquence de résonance du HP via un système d'asservissement sur base du micro qui va prendre le signal de la salle et celui du HP.
Le micro deviendrait ainsi représentatif de la pression sur la membrane.

C'est un peu comme le SUB asservi, mis à part que pour ce dernier on peut limiter les signal entrant alors que l'absorbeur on va avoir aussi des fréquences plus élevées.
Filtrer en IIR n'est pas toujours possible vu que la phase varie et le FIR a un temps de latence.
Et c'est là tout le problème, rester en phase sinon le système absorbe a certaines fréquences, mais devient en phase à d'autres avec accrochage inévitable et/ou du moins il devient source sonore.

J'ai donc collé un micro via un préampli à un DSPIy qui alimente un petit caisson clos à base de CS1204 (équivalent du GT120)
Le micro est à 27cm du HP.
J'ai mis du signal dans le HP et fait une EQ afin d'avoir une réponse +- plate a proximité.
Ensuite micro et rajout d'EQ entre 160 et 270Hz.
Ils calment le jeu pour éviter l'emballement mais c'est toujours pas bon.
En dessous de 100Hz OK, j'ai -10dB mais au dessus cela s'inverse.

[thierryvalk]

Le problème du DSpiy est, je pense, aussi son temps de latence.
De l'analogique pourrait être mieux, mais plus lourd à mettre au point au cas par cas.
Je me dis que l'idée de base d'utiliser l'ampli Sub en PWM serait pas mal (mais il faudrait qu'il avance dans son développement celui-là )
L'avantage du µC est d'avoir ADC ,et DAC si nécessaire, hypers rapides vu que sans filtrages, on réalise aussi d'autres fonctions qui ne sont pas simple à réaliser avec SigmaStudio.
Par contre il est lent donc on ne peut pas faire beaucoup de traitements en 1 sample et l'ADC pas très précis.

Il y a de la matière à étudier.
Ce projet a beaucoup de théories que je ne maitrise pas du tout, mais me semble tout de même pas mal ,réalise et adapté pour des diyeurs.

[thierryvalk]

Pour étudier rien de tel que de commencer par le début et tenter de comprendre.

Pour cela une petite réalisation :

Un tube de 4m dia 160mm, un HP 6.5" sans caisse d'un coté comme source et un autre identique devant servir d'amortisseur de l'autre coté.
Celui-ci est dans un caisson avec amortissement.
Un micro est placé à 85cm dans le tube via un simple trou.

Juste un sweep ,c'est marrant le bruit que cela fait

A faire, un ampli U-> I et puis tests.

[alka]

une chose m'échappe sur l'accoustique :
si j'ai bien saisi, l'absorbeur atténue une large bande (de 30 à 100Hz par exemple) de quelques dB (admettons -6 à -10dB).

Pour atténuer activement, il émet des ondes inverses a celles qui lui arrivent (ou qui arrivent au micro placé a proximité). L'absorbeur atténue tout ce qui lui arrive : ondes directes et ondes réfléchies.

L'onde inverse émise par l'absorbeur vient se superposer partout dans la pièce. Comment controler l'effet dans la zone d'écoute ?
Autant pour contrer un mode propre de pièce (ie une onde stationnaire a atténuer partout) je comprend le principe. Autant je vois pas en "large" bande.

[louisr]

Si je dis pas de bêtises, l'onde émise par l'absorbeur sera annulée par l'onde reçu par le micro, donc ne se propagera pas, non ?

[thierryvalk]

Oui, il ne faut pas voir le système comme étant une source mais bien comme un absorbeur.
Il va absorber la pression exercée sur sa membrane et rien de plus (c'est pour la théorie, enfin le but quoi. )
Ca revient a mettre une très grosse couche de laine de roche sur le mur arrière.

Il faut bien s'imaginer, et c'est là que pas si simple, que le micro capte l'onde qui arrive mais aussi celle qui en part.
Et vu que le système est asservi on tente de réduire cette pression.

C'est du moins ce que je comprend et je peux me tromper.

[louisr]

Il faut bien s'imaginer, et c'est là que pas si simple, que le micro capte l'onde qui arrive mais aussi celle qui en part.

Il faudrait peut-être un micro plus directif, ou le "rendre plus directif".. ?

[alka]

Un atténuateur passif "étouffe" l'onde qui lui arrive. Littéralement, il en absorbe l'énergie.

Un atténuateur actif n'a pas le choix : il doit émettre une onde pour atténuer celle qui arrive. S'il est parfait (atténuation totale), ce sera une onde de même freq, meme amplitude et phase inverse de celle qui arrive. S'il n'atténue pas tout par exemple car légèrement déphasé, le résutlat de l'addition ne sera pas 0.

Il n'y a aucun moyen de controler la portée de l'onde inverse émise. Elle va forcément se propager dans toute la pièce, et elle même créer des réflexions.
Pour moi ce principe est assez éloigné d'une couche d'absorbant sur le mur. Dit autrement, le hp n'absorbe pas la pression, il créé une dépression. Ce qui localement* revient au même, mais l'effet de la dépression va aussi plus loin.

* en pratique, il créé une dépression pour que la pression totale au point du micro soit conforme a ce qui est demandé. Ici c'est 0 qui est demandé au micro. Comme micro et hp ne sont pas au même endroit, il y a une petite différence. Mais bon, vu les longueurs d'ondes en jeu, a moins de mettre le micro a 1m du hp, ça ne devrait pas gener.

[alka]

Il faut bien s'imaginer, et c'est là que pas si simple, que le micro capte l'onde qui arrive mais aussi celle qui en part.

Il faudrait peut-être un micro plus directif, ou le "rendre plus directif".. ?

c'est obligé que le micro capte tout, puisqu'il doit permettre au système d'ajuster le signal émis pour avoir 0. Ca ne me choque pas.

En revanche, un des soucis c'est que le mmicro capte toutes les freq, de 10Hz a 20kHz. Pour limiter son action en dessous de 100Hz, il faut filtrer ce qui gêne Thierry car introduit un déphasage de plus.
Il faudrait un mauvais micro comme il dit...
Peut etre est ce posssible, au lieu d'un micro, d'utiliser un accéléro collé dans un système passif qui atténue les fréq qu'on veut pas ? même s'il faut un système electronique pas grave car c'est une electronique externe qui n'agit pas dans le système, donc ne déphase rien. Je sais pas comment le faire bien sur

[louisr]

Il n'y a aucun moyen de controler la portée de l'onde inverse émise. Elle va forcément se propager dans toute la pièce, et elle même créer des réflexions.
Pour moi ce principe est assez éloigné d'une couche d'absorbant sur le mur. Dit autrement, le hp n'absorbe pas la pression, il créé une dépression. Ce qui localement* revient au même, mais l'effet de la dépression va aussi plus loin.

Ben la dépression va être compensée par la surpression, donc l'onde induite par la dépression ne va pas se propager
Je cherche un logiciel pour simuler les ondes acoustiques, ça sera peut-être plus parlant..

[thierryvalk]

Oui Louis, mais il n'en démodera pas avant d'avoir vu et encore.

Le principe s’apparente plus à un panneau absorbant, il va fonctionner à sa fréquence de résonnance.
Le HP a aussi une fréquence de résonnance et fonctionne donc +- de la même manière, mais avec un soupçon d’électronique on va contrôler et surtout élargir sa fréquence de résonnance.

Et à mon avis, si le système fonctionne correctement, il n’y aura aucune onde de propagée par le système.

Oui le micro capte tout, le HP lui étant de type sub va filtrer naturellement, mais a aussi sa propre courbe de phase.
L’asservissement va aussi créer du déphasage, bref tout se complique.
Pour cela, mais faut étudier, on utilise des correcteurs de phase.
Sous le doux nom de « lead & lag compensator ».
Ils vont aussi agir sur le SPL, l’un n’allant pas sans l’autre mais « suffit » de trouver la bonne fonction de transfert.

[alka]

je cherche a comprendre..... faut pas m'expliquer qu'une onde s'arrete au micro

c'est le mot "actif" qui m'a mis sur une mauvaise piste.

ok, c'est pas "actif" au sens que j'ai compris plus haut, car ça ne marcherait pas.

C'est un système électronique pour élargir la fr de résonance du HP, ce qui le transforme en un meilleur résonateur passif qu'il ne serait naturellement. L'energie qu'il absorbe en résonant ne va nulle part (enfin si, en chaleur) et c'est bien le but.

Son absorption ne dépend que de sa surface et de sa capacité a résonner. Du coup je comprend mieux pourquoi il faut plein de ces systèmes pour avoir un résultat perceptible face a des subs musclés et des murs de plusieurs m2.

[louisr]

L'energie qu'il absorbe en résonant ne va nulle part (enfin si, en chaleur) et c'est bien le but.

Surtout en travail, via la force contre électro motrice je dirai

[thierryvalk]

Je te rassure Alka, cela fait quelques jours de lectures et je n’ai pas encore bien cerné le principe.
C'est aussi ce qui est intéressant dans ce projet.

L’idée de base de ces systèmes est de ne pas avoir d’apport d’énergie, j’ai même lu quelque part un système qui produirait de l’énergie à partir du bruit.
L’éolienne de demain.

Pour la quantité de HP amortissants, oui et non.
Avec les modes, on a le RT60 qui augmente donc on a une variable temps qui se rajoute.
Le sub va envoyer un seul son unique et l’absorbeur l’absorber pendant un certain temps.
Une sorte de digestion qui sera plus rapide que sans absorbeur.

Et donc une efficacité plus grande là où il faut.
Mais c’est toujours de déduction, suis certain de rien.

Je me disais (mais je pense peut-être trop) que le sub qui joue la musique pourrait lui-même aussi absorber l’onde qui lui revient.

[alka]

L'energie qu'il absorbe en résonant ne va nulle part (enfin si, en chaleur) et c'est bien le but.

Surtout en travail, via la force contre électro motrice je dirai

oui faudrait pas l'oublier celle la, t'as raison.
intuitivement j'arrive pas a me déterminer si le rendement a la résonance peut etre tel que la fcem gagne. vu le rendement minable d'un hp en tant que hp, il doit etre minable aussi en tant que micro, même a la résonance. Ca doit se calculer... pour une longue (très longue soirée d'hiver triste )

[louisr]

Gagne par rapport à quoi ?
D'ailleurs c'est quoi la fréquence de résonance de ce genre de HP ?

[alka]

Gagne par rapport à quoi ?

gagne p/r a la chaleur. Un HP typique a un rendement < 5% (puissance électrique transmise en puissance acoustique).
A la fréquence de résonance, le rendement est meilleur évidemment.
Parfois l'impédance est x10 ou x20 à la résonance, donc puissance elec divisée d'autant et le rendement augmente d'autaut. S'il dépasse 50%, c'est la fcem qui gagne.
Pour le système que vise Thierry il faut de la "cuisine électronique" pour modifier dynamiquement la freq de résonance. Aucune idée si un tel rendement peut etre atteint dans cette situation.

D'ailleurs c'est quoi la fréquence de résonance de ce genre de HP ?

dépend du hp et de la caisse. Un GT120 dans 30l clos par exemple, c'est autour de 60Hz.