Rendement et sensibilité.

Façade, Surrounds, Subwoofers

Rendement et sensibilité.

Messagepar Franck97 » 02 Août 2012, 12:35

Bonjour,

je suis nouveau sur ce site que je trouve très instructif, malgré un aspect un peu technique parfois. J'ai justement une petite question technique qui me turlupine depuis pas mal de temps et pour laquelle on trouve des réponses contradictoires partout sur le net. Quelqu'un d'informé sur le sujet et qui a un peu de temps à me consacrer pourrait-il m'indiquer la différence entre rendement et sensibilité? Presque tous les sites et forums confondent les deux, ont-ils raison? Est-ce correcte de dire qu'une enceinte a un rendement de 100db par exemple?
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 02 Août 2012, 16:47

Franck97 a écrit:différence entre rendement et sensibilité? Presque tous les sites et forums confondent les deux, ont-ils raison?

Si j'ai bien retenu ce topic et, plus précisément, cette réponse de JPL (27/01/10 13:00) :

La sensibilité est généralement mesurée avec un signal sinusoïdal à 2,83V et doit être notée 100dB/2,83V/1m (par ex). Elle flatte les spécifications des constructeurs, car la valeur n'est vraie qu'à une fréquence donnée.

Le rendement, moins utilisé bien que plus proche de la réalité, se mesure avec un bruit rose sur toute la bande passante de l'enceinte (certains constructeurs filtrent le bruit dans la bande 500 - 3000 Hz). La puissance appliquée est ramenée à 1 watt. Le rendement s'exprime en pourcentage de la puissance mesurée / puissance appliquée. Sa valeur se situe généralement entre 0,1 et 10 %. On peut transposer sa notation et l'exprimer en 100dB/1W/1m (par ex).

La plupart des constructeurs écrivent improprement 100dB/1W/1m au lieu de 100dB/2,83V/1m pour exprimer une sensibilité.

La doc d'une enceinte devrait préciser (entre autre), l'impédance, la tension, la distance et l'environnement (anéchoïque ou non) accompagnés de :
Pour la sensibilité : le type de signal (sinus ?) et la fréquence.
Pour le rendement : la largeur de bande.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 03 Août 2012, 11:14

Quelques exemples de "magouilles" au chapitre "La sensibilité" de cette page.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Franck97 » 03 Août 2012, 13:17

Merci à tous les deux pour vos réponses :wink:

Aux vues des commentaires de M. Lafont et si je l'ai bien compris, il semble que le rendement donne une information plus complète que la sensibilité puisque la bande passante est plus large, donc moins flatteuse que la mesure de la sensibilité. Est-ce correct?

La sensibilité est noté en db/2.83V/1m, ok ça je le savais :champion: Le rendement est donné en %, mais peut être exprimé en db/1W/1m ça je ne savais pas. Avec des enceintes "grand public", difficile de savoir si c'est bien un rendement ou si en fait c'est la sensibilité mal notée :doute:

J'aurais une dernière question. Est-ce vrai que le nombre de voies, la taille des HP et leur nombre influent sur la puissance nécessaire pour alimenter une enceinte. Exemple: j'ai souvent entendu dire qu'une enceinte ayant de gros HP demandera plus à un ampli qu'une enceinte ayant de petits HP, cela sans tenir compte de la sensibilité ou le rendement. Est-ce vrai, ou la sensibilité et le rendement suffisent-ils pour calculer la puissance nécessaire de l'ampli, quelque soit la taille et le nombre de HP?

Je suis un peu ignorant, mais j'aimerais m'informer. Merci encore de vos réponses.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar robin36mac » 03 Août 2012, 13:48

viewtopic.php?f=40&t=23&p=3505#p3505
Un rendement n'est pas exprimé en dB/1W/1m, c'est une erreur, il s'agit plutôt de sensibilité mal notée comme vous dite (tenant compte de l'impédance), il n'est pas possible d'en déduire le rendement (suivant la réponse hors-axe)

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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 03 Août 2012, 14:59

robin36mac a écrit:http://cinetips.com/viewtopic.php?f=40&t=23&p=3505#p3505
Un rendement n'est pas exprimé en dB/1W/1m, c'est une erreur

Certes. Les constructeurs ont donc le choix entre une sensibilité en dB/2,83V/m, que tout le monde peut comprendre (au moins sous 8Ω), mais qui n'est valable qu'à une seule fréquence (celle qui va bien, 1kHz ?) et un rendement en %, plus réaliste, mais qui n'est pas très "parlant" pour les clients.
Je pense que c'est la raison pour laquelle certains décident de convertir les % en dB/W/m. La valeur n'est pas complètement exacte, bien sûr, mais ça rend la caractéristique plus compréhensible et l'utilisation du W au lieu du 2,83V permet de ne pas confondre avec la sensibilité.
Je peux me tromper, évidemment, mais c'est la raison la moins malhonnête que j'ai pu trouver à toutes ces "manipulations".

robin36mac a écrit:il n'est pas possible d'en déduire le rendement (suivant la réponse hors-axe)

Avec : Sensibilité=10xlog(rendement/100)+112,1+10xlog(8/R) on peut écrire 90dB/W/m au lieu de 0.62%, 95dB/W/m au lieu de 2%, 100dB/W/m au lieu de 6,2%, 105dB/W/m au lieu de 20%...
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JIM » 03 Août 2012, 15:20

2.83V car 2.83vrms correspond sur une charge résistive de 8 ohms a une puissance de 1w.
P = U²/R = 2.83²/8 = 1 on trouve les 2 notations mais les enceintes sont normalement étudiées pour un fonctionnement avec une source en tension. C'est à dire, la tension reste constante quelque soit la charge (impédance de l'enceinte).
En réalité, il y a toujours une petite résistance en série et sur les amplis, cette résistance, indépendamment du câble n'est pas constante avec la fréquence.
Bref, db/2.83v/m est une donnée plus fiable et portant moins à confusion que db/w/m.
Pour le grave, il faudrait aussi savoir si c'est pour un rayonnement en demi espace (2PI) ou non.

Le rendement, il me semble que c'est le rapport entre l'énergie acoustique produite (pas seulement dans l'axe) et l'énergie électrique consommée.
La sensibilité, ce n'est pas une donnée en soit très fiable.

Le mieux est d'avoir la réponse dans l'axe pour 2.83V, la courbe d'impédance et la réponse hors axe.
Voir les caractéristiques des enceintes Neumman, JBL.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 03 Août 2012, 20:08

Avec : Sensibilité=10xlog(rendement/100)+112,1+10xlog(8/R) on peut écrire 90dB/W/m au lieu de 0.62%, 95dB/W/m au lieu de 2%, 100dB/W/m au lieu de 6,2%, 105dB/W/m au lieu de 20%...
J'ai du mal à suivre... :doute:
Comment peut-on convertir la sensibilité mesurée à la fréquence la plus avantageuse avec un signal pur, dans l'axe à 1 mètre, et le rendement qui exprime le rapport entre l'énergie électrique fournie et l'énergie acoustique rayonnée ? :shock:

Je sais que de nombreux sites proposent des formules de conversion, mais il s'agit d'un usage détourné du terme "rendement". Cela suppose qu'on mesure le rendement comme on mesure la pression mais avec des unités différentes (en prenant 1 watt = 120dB par exemple). C'est oublier qu'il s'agit d'un watt rayonné sur une sphère (de rayon non précisé) et pas seulement dans l'angle restreint défini par la directivité du HP. J'ai fait cette erreur dans le passé, il doit exister des traces sur les forums.
La sensibilité varie fortement avec la directivité du transducteur. Sa valeur découle d'une pression généralement mesurée dans l'axe.

Définition officielle du rendement d'un haut-parleur:
Le rendement d'un haut-parleur est le rapport entre la puissance acoustique totale rayonnée et la puissance électrique fournie.

Exemple:
1- On applique 1 Watt électrique aux bornes d'un subwoofer (ce pourrait être 2,83V/8 ohms). Il délivre une pression de 100dB à 1 mètre soit 2 Pascal ou encore 0,01W/m². La sensibilité est logiquement 100dB/1W/m. Le subwoofer est posé sur le sol. Le rayonnement est hémisphérique, donc l'index de directivité vaut 2. La puissance totale rayonnée sera 0,0628 Watt et le rendement 4 %.
2- On applique 1 watt électrique à une trompe. Pour l'exemple, elle délivre également 100dB à 1 mètre ou encore 100dB/1W/1m. Sa dispersion est de 84 degrés en horizontal et 30 degrés en vertical, soit approximativement un angle solide de 1 stéradian. L'index de directivité est donc 12,5. La puissance totale rayonnée est 0,01 Watt et le rendement 1%.
Résumé: avec un rendement de 4 % pour le subwoofer et 1% pour la trompe, nous avons la même pression et la même sensibilité. Comment justifiez-vous votre calcul pour lequel 100dB/W/m = 6,2% ?

La confusion est bien entretenue par les constructeurs. Ceci, lu sur le site officiel Klipsh est faux: "Sensitivity, also known as speaker efficiency..."

un rendement en %, plus réaliste, mais qui n'est pas très "parlant" pour les clients.
C'est vrai et c'est dommage. Le rendement est une donnée plus fiable que la sensibilité.
Pour comparer avec la consommation d'une automobile:
Le rendement ce serait le nombre de litres aux 100km.
La sensibilité serait le nombre de km avec 1 réservoir. Si vous ne connaissez pas pas la capacité du réservoir vous ne pouvez pas comparer (1).
Traduction: si vous ne connaissez pas la directivité de l'enceinte, vous ne savez rien de son rendement.

A retenir:
La puissance acoustique ne rayonne pas dans un axe.
Elle est indépendante de la directivité et de la distance.
Elle appartient haut-parleur.
Elle ne se mesure pas avec un micro.

Un haut-parleur à faible rendement peut avoir une sensibilité élevée dans l'axe.
(1) On peut facilement tromper l'utilisateur en affichant une sensibilité élevée sans préciser la directivité à la fréquence de référence.
Une enceinte de cinéma, possède un angle de dispersion plus large qu'une enceinte hifi. Ses HPs auront besoin d'un rendement plus élevé.
Un haut-parleur peut doubler sa sensibilité quand on divise par deux son impédance alors que le rendement ne change pas.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 06 Août 2012, 17:44

Il semble qu'une question soit restée sans réponse :
Franck97 a écrit:Est-ce vrai que le nombre de voies, la taille des HP et leur nombre influent sur la puissance nécessaire pour alimenter une enceinte. Exemple: j'ai souvent entendu dire qu'une enceinte ayant de gros HP demandera plus à un ampli qu'une enceinte ayant de petits HP, cela sans tenir compte de la sensibilité ou le rendement. Est-ce vrai, ou la sensibilité et le rendement suffisent-ils pour calculer la puissance nécessaire de l'ampli, quelque soit la taille et le nombre de HP? .

D'abord, ce n'est pas la taille apparente de la membrane des HP qui compte le plus. Certains gros HP sont plus "légers" que d'autres plus petits. Il vaut mieux regarder les caractéristiques techniques.

Il faut vérifier que l'ampli est bien capable de sortir les W nécessaires à l'impédence mini de l'enceinte (Ω). Plus l'impédance sera basse et plus l'ampli aura du mal à suporter la charge. En général, tout va bien jusqu'à 4Ω. En dessous, il faut faire attention et choisir un ampli dimensionné pour ça (puissance sous 2Ω).

Il ne faut pas non plus prendre un ampli trop puissant en se disant "qui peut le plus peut le moins". Dans le pire des cas, ça peut endommager l'enceinte (attention aux tweeters). Le double de la puissance nécessaire permet de garder une réserve de 3dB qui, en général, ne sera jamais utilisée (nominal à 0 dBFS, le reste en dessous).
Ex : si, pour avoir les 105dB au point d'écoute, vous avez besoin de 118dB à 1m avec une enceinte de 97dB/2,83V/1m, vous aurez besoin de 10^((118-97)/10) = 125W env. Un ampli de 250W fera l'affaire.

Comme d'habitude, il faut aussi se méfiez des données constructeur, surtout pour les ampli multi-canaux grand public (5,7,9...).
Par exemple, Vérifiez la puissance absorbée de l'ampli. Un ampli de 7x150W qui ne consomme que 400W ne pourra jamais fournir les 7x150W affichés. Ça veut juste dire que chacun des 7 canaux peut fournir 150W, mais pas tous à la fois. En fait, ce sera 2x150W + 5x(150W/8) maximum (d'où les 400W de conso). Ça ne veut pas dire que l'ampli est mauvais ou insuffisant, mais il vaut mieux le savoir.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 06 Août 2012, 19:18

Il ne faut pas non plus prendre un ampli trop puissant en se disant "qui peut le plus peut le moins". Dans le pire des cas, ça peut endommager l'enceinte (attention aux tweeters).

Quand un système est calibré, l'ampli peut bien être 20 fois trop puissant, il ne dépassera jamais le niveau SPL programmé pour 0dBFS (105dB SPL). Simplement, il fournira 1/20e de sa capacité.
Par contre, un tweeter sera plus facilement endommagé par un ampli pas assez puissant que trop. On ne le souligne jamais assez.

En fait, ce sera 2x150W + 5x(150W/8) maximum (d'où les 400W de conso).

Cela signifierait que le rendement de l'ampli est de 100% ? . Les pertes de puissance dans l'alimentation (courants de Foucault, (pertes magnetiques et thermiques), dans les étages d'entrée, dans les circuits de protection, et éventuellement dans le ventilateur + voyants, etc, font que le rendement de l'ampli dépasse rarement 75 à 80%.
Mais il existe une règle plus simple (mise en avant par la FTC). Pour connaître la puissance réelle d'un ampli multicanal, divisez par 5 la puissance annoncée pour chaque canal.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JIM » 06 Août 2012, 19:50

Jean-Pierre Lafont a écrit:Les pertes de puissance dans l'alimentation (courants de Foucault, (pertes magnetiques et thermiques), dans les étages d'entrée, dans les circuits de protection, et éventuellement dans le ventilateur + voyants, etc, font que le rendement de l'ampli dépasse rarement 75 à 80%.


De mémoire, un classe AB ne fera jamais mieux que 75% et dans ce cas, ce sera plus proche du classe B.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 06 Août 2012, 20:51

Jean-Pierre Lafont a écrit:Quand un système est calibré, l'ampli peut bien être 20 fois trop puissant, il ne dépassera jamais le niveau SPL programmé pour 0dBFS (105dB SPL). Simplement, il fournira 1/20e de sa capacité.

J'en étais resté là : "L'ampli ne doit pas être trop faible ni trop puissant. Si la puissance est insuffisante (...) A l'inverse, un ampli trop puissant pour l'enceinte, risquera de faire chauffer les bobines des haut-parleurs, talonner la membrane du boomer et pourra également endommager les tweeters."
La différence doit provenir du calibrage.

Jean-Pierre Lafont a écrit:
En fait, ce sera 2x150W + 5x(150W/8) maximum (d'où les 400W de conso).

Cela signifierait que le rendement de l'ampli est de 100% ? . Les pertes de puissance dans l'alimentation (courants de Foucault, (pertes magnetiques et thermiques), dans les étages d'entrée, dans les circuits de protection, et éventuellement dans le ventilateur + voyants, etc, font que le rendement de l'ampli dépasse rarement 75 à 80%.
Mais il existe une règle plus simple (mise en avant par la FTC). Pour connaître la puissance réelle d'un ampli multicanal, divisez par 5 la puissance annoncée pour chaque canal.

Bien vu. Vous lisez vraiment tout. J'avais donné des valeurs de mémoire car, en fait, il s'agit de mon ampli perso qui affiche 7x150W (DIN 1kHz, DHT 1%, 8Ω, alim.230V) pour une consommation de 460W maxi (j'ai ouvert le manuel cette fois).
Avec ma formule (Sony & Cie contre la règlementation US), il ne fait que 2x150W+5x19W soit moins de 400W au lieu des 1050W. Le rendement de 85% est encore au dessus du théorique d'une classe AB.
Mais avec la vôtre (FTC), il tombe à 7x30W soit 210W (rend.45%, lamentable) ! Moi qui pensait, en achetant cet ampli "surdimensionné" (je le pensais vraiment à l"époque), qu'il pourrait être conservé pour une future salle dédiée... je n'ai plus quà ajouter ampli(s) à ma liste de fournitures. Dur, dur.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 07 Août 2012, 06:54

Comment un ampli trop faible endommage un tweeter:
La puissance d'un ampli est toujours exprimée pour un taux de distorsion donné. Par exemple 100W @ 0,1% THD.
Quand un ampli manque de puissance, son comportement reste normal durant 95% du programme c'est à dire en dehors des crêtes de modulation. Durant les crêtes, l'ampli sature de brefs instants. La puissance d'un ampli saturé peut dépasser largement la puissance nominale. Le facteur de crête d'un signal sinus étant de 3dB la puissance délivrée double quand le signal est carré (puissance crête). Cela signifie que notre ampli de 100W @0,1% THD délivre 200W à 100% THD.

De quoi est fait un signal carré? D'une fréquence fondamentale et d'harmoniques impaires. Les harmoniques étant des fréquences multiples de la fondamentale concernent les aiguës, par définition. Or, le contenu harmonique à la saturation contient la moitié de la puissance délivrée soit 200/2=100W dans notre exemple, c'est à dire autant que la puissance nominale. Et si vous envoyez l'équivalent de la puissance nominale dans le tweeter, il fait la g...

Mais l'analyse ne s'arrête pas là. Pour observer un spectre plat sur un analyseur il faut un signal à énergie constante par octave (c'est la définition du bruit rose). Cela signifie que l'énergie par cycle décroit de 6dB par octave. Sur 10 octaves (de 20Hz à 20kHz) l'énergie par cycle aura diminué de 10 x 6 = 60dB. Autrement dit dans des conditions normales, le tweeter reçoit à 20kHz, une énergie par cycle 1 million de fois inférieure à celle que reçoit le boomer à 20Hz. Quand l'ampli est saturé, l'énergie par cycle devient la même à 20Hz et à 20kHz. Dans ce cas extrême, le tweeter reçoit 1 million de fois la puissance attendue. Dans la réalité, il est rare qu'on sature l'ampli à 100%, mais on atteint vite 20 ou 30% de distorsion sur les crêtes sans même s'en rendre compte, (les tests le montrent) et le tweeter reçoit 50 à 100 fois la puissance instantanée attendue, déjà à 8 ou 10kHz.

Prenons maintenant le cas d'un ampli 4 fois trop puissant. Il ne sera jamais saturé et dans le cas extrême il enverra au tweeter 4 fois la puissance utile. (Bien que ce cas soit impossible si l'écoute est calibrée).
Question: Qu'est-ce qui est le plus dangereux pour le tweeter : 50 ou 100 fois trop de puissance avec un ampli de 100W ou 4 fois trop avec un ampli de 400W ?
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar cinephile » 07 Août 2012, 16:58

J'ai ma petite idée le plus dangereux pour le tweeter c'est 50 ou 100 fois trop de puissance avec un ampli de 100w. :doute:
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 07 Août 2012, 18:06

Je dis pareil, mais je il m'a semblé que c'était une question rhétorique (d'où mon absence de réponse jusque-là).
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 07 Août 2012, 19:16

Bien sûr, la question était rhétorique, la réponse va de soi.

Prenons un cas concret:
Supposons un ampli ayant une bande passante linéaire de 20Hz à 20kHz. Il est relié à une enceinte 2 voies avec une fréquence de raccordement entre le boomer et le tweeter à 1250Hz. Avec un balayage sinusoïdal sur toute la bande, le boomer aura reçu 99,6% de la puissance cumulée et le tweeter 0,4%.

Si on sature l'ampli jusqu'à 100% de distorsion, le signal est carré sur toute la bande et l'ampli délivre 200% de la puissance initiale. Le tweeter reçoit autant d'énergie que le boomer (1250Hz est à mi-distance harmonique entre 20Hz et 20kHz). Pour le boomer, passer de 99,6 à 100 ne change pas grand chose mais pour le tweeter, c'est différent puisqu'il passe de 0,4 à 100% soit une puissance globale multipliée par 250 sur sa partie du spectre.

L'écart est appréciable. (Les chiffres seraient différents avec un raccordement à une autre fréquence, ce n'est qu'un exemple).

C'est pourquoi il vaut toujours mieux prendre un ampli trop puissant que pas assez. Après, il faut savoir le régler...
Le vrai problème vient des spécifications mensongères fournies par les constructeurs (autant pour les amplis que les enceintes), reprises en coeur par la presse spécialisée et gobées par les consommateurs. Drôle d'époque...
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Franck97 » 07 Août 2012, 19:51

Merci pour vos réponses, ça m'aide beaucoup :wink:

J'ai encore une question du coup. Quand on dit que le niveau à atteindre au point d'écoute est de 105db. Est-ce que cela veut dire qu'une seule enceinte doit-être capable de fournir 105db au point d'écoute? Ou alors que les enceintes ensemble (de concert) doivent pouvoir donner 105db?
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 08 Août 2012, 06:08

105dBC par enceinte si vous souhaitez écouter le film comme le réalisateur l'a voulu. Mais ceci n'est qu'une référence de réglage. En réalité, les crêtes supérieures à 95dB sont rares et les dialogues sont normalisés 27 à 31dB moins fort que le niveau crête.
Cela signifie que si votre installation est prévue et réglée pour produire les crêtes à 105dBC par enceinte, vous écouterez les dialogues entre 74 et 78dB.

Si votre installation ne permet pas de produire 105dB, vous pouvez calibrer au niveau TV, c'est à dire 6dB moins fort. Ceci correspond à une puissance (enceintes et amplis) divisée par 4, mieux acceptée coté WAF.

Pendant les réglages, on ne teste pas souvent l'installation à105dB. On devrait le faire, mais généralement on calibre le niveau de référence à 75dBC et se contente de l'estimation par le calcul pour savoir si ça tiendra à 105. Il faut tenir compte de tous les facteurs acoustiques et électro-acoustiques tels la distance ou la compression thermique pour s'assurer que les crêtes pourront passer sans casse. Prévoir une marge de réserve par rapport aux données constructeur est un gage de sécurité.
Dernière édition par Jean-Pierre Lafont le 31 Oct 2015, 08:35, édité 1 fois au total.
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar JodaGondasil » 08 Août 2012, 08:22

Jean-Pierre Lafont a écrit:105dBC par enceinte si vous souhaitez écouter le film comme le réalisateur l'a voulu.

Je me permets de préciser (pour Franck97) que les valeurs de calibration correspondent aux canaux plutôt qu'aux enceintes. Dans le cas le plus fréquent où on a une enceinte par canal, ça revient au même, mais dans le cas où les canaux surround ont été répartis sur plusieurs enceintes, il faut les calibrer un par un avec toutes les enceintes concernées (ex : 2 enceintes par canal => 2 enceintes en même temps).
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Re: Rendement et sensibilité.

Messagepar Franck97 » 08 Août 2012, 09:42

Ok ok maintenant c'est plus clair.

JodaGondasil a écrit:Je me permets de préciser (pour Franck97) que les valeurs de calibration correspondent aux canaux plutôt qu'aux enceintes. Dans le cas le plus fréquent où on a une enceinte par canal, ça revient au même, mais dans le cas où les canaux surround ont été répartis sur plusieurs enceintes, il faut les calibrer un par un avec toutes les enceintes concernées (ex : 2 enceintes par canal => 2 enceintes en même temps).


C'est effectivement plus logique de parler de canaux. Je n'avais pas pensé au fait que les canaux surround pouvaient être répartis sur plusieurs enceintes.
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