Comment fonctionne un haut-parleur ?

De toutes formes et de toutes tailles, les haut-parleurs nous accompagnent au quotidien dans notre ordinateur, notre casque audio, notre smartphone et tablette… Elément vital de tout home studio et ennemi juré de tous les voisins, les haut-parleurs nous sont indispensables ! Mais bien qu’ils vous soient familiers, savez-vous comment fonctionnent vos haut-parleurs ?

Comment se créé le son dans un haut-parleur ?

Une source appelée « signal audio » telle qu'un micro, un instrument ou un enregistrement audio produit une "image" électrique du son. C'est-à-dire qu'il produit un signal électrique qui a la même fréquence et le même contenu harmonique que la source, et dont la taille reflète l'intensité relative du son lorsqu'il change.

Les haut-parleurs sont des transducteurs qui ont pour rôle de convertir cette énergie électrique en énergie mécanique (mouvement) grâce à l’électro-aimant : une bobine métallique qui crée un champ magnétique lorsqu'un courant électrique le traverse. Cette bobine se comporte comme un aimant normal, avec une propriété particulièrement pratique : inverser la direction du courant dans la bobine fait basculer les pôles de l’aimant.

A l'intérieur d'un haut-parleur, l’électro-aimant est placé devant l’aimant permanent. L'aimant permanent est fixe tandis que l’électro-aimant (la bobine) est mobile. Lorsque des impulsions d'électricité traversent la bobine de l'électroaimant, la direction de son champ magnétique est rapidement modifiée. Cela signifie qu'il est à son tour attiré et repoussé par l'aimant permanent, vibrant d'avant en arrière.

L'énergie mécanique comprime l'air et convertit le mouvement en énergie sonore ou en niveau de pression acoustique (NPA). Le son se déplace dans des ondes de pression. Plus la pression de l'air change rapidement, plus la bobine mobile bouge rapidement, plus la "fréquence" du son que nous entendons est élevée. Lorsqu'un haut-parleur se déplace d'avant en arrière, il pousse sur les particules d'air, ce qui modifie la pression de l'air et crée des ondes sonores.


L'électroaimant est fixé à un cône fait d'un matériau souple tel que le papier ou le plastique qui amplifie ces vibrations, en émettant les ondes sonores dans l'air ambiant et vers vos oreilles. La fréquence des vibrations régit la hauteur du son produit, et leur amplitude affecte le volume.

Quels sont les différents types de haut-parleur ?

Même avec une bonne enceinte, on ne peut pas s'attendre à ce qu'un seul haut-parleur délivre un son parfaitement équilibré sur tout le spectre sonore audible. Pour la production de hautes fréquences, l'élément moteur doit être petit et léger pour pouvoir répondre rapidement au signal appliqué.

Ainsi, il existe trois types de haut-parleurs de base qui produisent différents types de sons : les woofers, les tweeters et les médiums. Le plus souvent, les trois types de haut-parleurs sont montés dans un caisson unique, mais vous pouvez également les trouver dans des boîtiers discrets. Vos oreilles entendent des sons différents en fonction de la taille et de la fréquence des ondes qui atteignent vos oreilles, c'est là qu'interviennent les drivers. Les enceintes classiques utilisent des haut-parleurs pour traduire les signaux électriques en vibrations physiques afin que vous puissiez entendre les sons enregistrés.

Les différences entre les woofers, les tweeters et les haut-parleurs de médium sont principalement liées à la taille. Le haut-parleur de graves (appelé Woofer) est le plus gros type de haut-parleur. Destiné à créer des sons graves (basses fréquences), son impédance correspond efficacement à celle de l'air, et il nécessite plus de puissance d’alimentation puisque le signal doit piloter une masse plus importante. Pendant ce temps, les tweeters sont beaucoup plus petits et ils produisent les sons les plus aigus. Comme on pouvait s'y attendre, les haut-parleurs de médium couvrent la partie médiane du spectre entre les woofers et les tweeters. Ils permettent de d’obtenir une réponse en fréquence douce.

La taille dicte la fréquence car pour produire des ondes de fréquence plus élevées, le diaphragme doit vibrer plus rapidement. Dans un grand cône, il est plus difficile de faire bouger le diaphragme rapidement. De même, il serait trop difficile de faire vibrer un petit haut-parleur à un rythme suffisamment lent pour créer les sons basses fréquences produits par un woofer.

Les woofers de haut-parleur

Les woofers sont conçus pour traiter les basses fréquences (ondes sonores) d'un système de haut-parleurs, et il en existe plusieurs types différents, en fonction de vos besoins. Bien qu'ils soient tous construits de façon très similaire, il y a des différences distinctes entre chaque type :

Woofer standard :

Un woofer standard produit des fréquences de 20 Hz à 2000 Hz (2 kiloHertz, ou 2 kHz). Le woofer est souvent caractérisé par un son grave qui provient de l'onde sinusoïdale de basse fréquence. Vous verrez généralement les woofers standard comme faisant partie des haut-parleurs de grave haut de gamme qui contiennent soit un haut-parleur de grave et un tweeter (une configuration connue sous le nom de haut-parleur 2 voies) soit un haut-parleur de grave, un tweeter, et un haut-parleur de médium (une configuration connue sous le nom de haut-parleur 3 voies).

Subwoofer :

Les subwoofers ne sont capables de produire des tonalités inférieures à 200 Hz que dans les systèmes grand public. Ils sont constitués d'un ou plusieurs woofers, souvent montés à l'intérieur d'une enceinte en bois. Bien que l'oreille humaine ne puisse capter qu'une fréquence aussi basse que 12 Hz, les subwoofers travaillant à des fréquences plus basses ne peuvent être ressentis que s'ils ne sont pas entendus. Les subwoofers sont le complément le plus courant à une installation de haut-parleurs grand public. Ils sont généralement placés dans leur propre enceinte isolée et fournissent le bruit sourd de graves que vous ne pouvez tout simplement pas obtenir avec des woofers standard.

Midwoofer :

Les Midwoofers se situent dans la plage des 200 Hz -5 kHz. Avec une gamme de fréquences aussi large, ce haut-parleur produira un son de la meilleure qualité à partir de 500 Hz-2kHz et commencera à se détériorer aux deux extrémités du spectre.

Woofer rotatif :

Un woofer rotatif est un haut-parleur de graves de type woofer qui utilise une bobine mobile pour changer le pitch d'un ensemble de pales de ventilateur, au lieu d'utiliser la forme conique. Comme la hauteur des pales est modifiée par l'amplificateur audio, la puissance requise est bien inférieure à celle d'un subwoofer conventionnel. Ils sont également de loin supérieurs pour créer des sons bien en dessous de 20 Hz, en dessous du niveau normal de l'audition humaine, capables de produire des fréquences jusqu'à 0 Hz en comprimant l'air dans une pièce étanche.

Dans la plupart des configurations d'enceintes grand public, vous trouverez probablement un haut-parleur de grave standard dans vos enceintes principales et éventuellement un subwoofer supplémentaire, mais séparé.

Les haut-parleurs de médiums

Les haut-parleurs de médiums sont conçus pour traiter la gamme " moyenne " du spectre, se situant entre 500 Hz et 4 kHz. C'est probablement la gamme de fréquences la plus importante en raison de la plupart des sons audibles, tels que les instruments de musique et la voix humaine, qui s’y produisent.

Comme l'oreille humaine est plus sensible aux fréquences médiums, le haut-parleur peut rester à une puissance inférieure, tout en fournissant un bon son en termes de qualité et de volume. Puisque les haut-parleurs de médium sont incapables de produire un spectre sonore extrêmement grave ou aigu, ils ont souvent un son terne ou plat et ont besoin du soutien d'un woofer ou d'un tweeter pour obtenir le niveau sonore complet.

Les tweeters

Dans la partie supérieure du spectre sonore, nous avons des tweeters qui couvrent généralement une plage de 2 kHz à 20 kHz, bien que certains tweeters spécialisés puissent atteindre jusqu'à 100 kHz.

Traditionnellement, les tweeters étaient conçus à peu près de la même façon que les autres haut-parleurs - juste plus petits. Le problème est que le son à cette fréquence est assez directionnel, ce qui signifie que les aigus de votre musique sonnent mieux lorsque les tweeters sont dirigés directement vers vous. Les tweeters modernes utilisent un diaphragme à dôme souple en film polyester, soie ou tissu polyester imprégné d'une résine polymère. Les tweeters à dôme sont capables d'une plus grande zone de distribution du son.

A quoi correspond la réponse en fréquence d’un haut-parleur ?

Nous classons les enceintes en fonction de la gamme du son qu'elles émettent, mesurée en Hz. Certains haut-parleurs sont considérés comme des haut-parleurs à large bande, car ils tentent d'éteindre toutes les fréquences qu'ils émettent.

Le problème, c'est que la taille de ces haut-parleurs à large bande limite généralement leur qualité sonore. Les petites enceintes à large bande ne peuvent tout simplement pas se passer de ces basses, et les plus grosses ont tendance à ne pas bien s'adapter aux basses fréquences.

La réponse en fréquence est le niveau d'intensité de la sortie d'un haut-parleur à différentes fréquences. Un test typique de réponse en fréquence envoie un balayage de fréquences des basses aux médiums, et jusqu'aux aigus pour voir si le son de l'enceinte est le même dans toutes ces zones.

La réponse en fréquence idéale pour une enceinte est très plate (une enceinte dite « droite »). Cela signifie que le niveau du haut-parleur sera le même à basse fréquence qu'il est dans les médiums ou les aigus.

L'objectif d'une réponse en fréquence plate est de s'assurer que les personnes qui écoutent votre musique la vivent comme vous l'entendez. Après avoir passé du temps à enregistrer et à mixer une chanson, vous ne voulez pas que les gens entendent des choses dans votre musique qui n'étaient pas là au départ. Si votre piste est bien maîtrisée et qu'elle sonne bien sur des haut-parleurs à réponse plate, vous pouvez être assuré qu'elle sonnera parfaitement sur tous les systèmes audio.

Qu’est ce qui justifie la différence de prix entre les différents modèles d’enceintes ?

Les haut-parleurs sont presque toujours l'élément limitant la fidélité d'un son reproduit à la maison ou dans votre studio. Les autres étapes de la reproduction sonore sont essentiellement dûs aux composants électroniques. Le haut-parleur implique des processus électro-mécaniques où le signal audio amplifié doit déplacer un cône ou un autre dispositif mécanique pour produire le son de façon fidèle à l'onde sonore originale. Ce processus qui comporte de nombreuses difficultés est généralement la plus imparfaite des étapes de la reproduction sonore. Choisissez vos enceintes avec soin.

Pour reproduire fidèlement les différentes fréquences d'un morceau de musique, les enceintes de qualité supérieure utilisent généralement des cônes de différentes tailles dédiés aux hautes, moyennes et basses fréquences. Un microphone utilise le même mécanisme qu'un haut-parleur à l'envers pour convertir le son en signal électrique. En fait, vous pouvez même utiliser une paire d’enceintes comme micro !

Il faut savoir que l’être humain normalement constitué est en mesure d’entendre 10 octaves (de 20hz à 20kHz) ce qui est une gamme très large (à titre de comparaison, nous ne pouvons voir que moins d'une octave de lumière). C'est beaucoup demander à un haut-parleur de reproduire avec précision une gamme aussi large et il faut souvent 2 (woofer + tweeter), 3 (woofer + mid range + tweeter), 4 (sub + woofer + mid range + tweeter) drivers pour produire fidèlement cette large gamme.

Maintenant que vous connaissez le principe de fonctionnement et les différents types de haut-parleurs existants, il est important de prendre en compte pour le choix de vos haut-parleurs, la taille de la pièce dans laquelle vous allez écouter. La plupart des enceintes ont besoin d’un certain espace pour donner le meilleur d’elles-mêmes.

Rappelez-vous simplement que vous avez affaire à des ondes sonores qui seront obligatoirement affectées par tout ce qu'elles rencontrent, quelle que soit la distance. Pour vous aider dans le choix de vos enceintes de monitoring, nous vous invitons à lire notre guide.

Nos conseillers commerciaux se tiennent également à votre disposition. N’hésitez pas à les contacter du lundi au samedi, de 9h à 20h au 01.80.38.38.38.