Les fondamentaux de la Hi-Fi : le guide essentiel des caissons de basses

Qu’est-ce qu’un caisson de basses ?

Un caisson de basses est une enceinte spécialisée conçue pour reproduire les signaux audio de basse fréquence et restituer les graves profonds que les enceintes standard peinent souvent à reproduire. En se concentrant exclusivement sur ces fréquences basses, les caissons de basses enrichissent l’expérience sonore globale, en apportant une profondeur et une puissance qui feraient autrement défaut au mixage audio.

Pour qu’une enceinte puisse reproduire les basses fréquences avec puissance et profondeur, elle doit répondre à certaines exigences :

• Un coffret suffisamment grand pour accueillir les composants et offrir aux haut-parleurs l’espace nécessaire pour « respirer » (poursuivez votre lecture pour une note sur les pavillons de grave et les conceptions à baffle ouvert)

• Un haut-parleur suffisamment grand pour déplacer assez d’air afin de produire des basses fréquences profondes et puissantes

• Un amplificateur assez puissant pour alimenter le haut-parleur relativement grand : des graves profonds et abondants nécessitent beaucoup de courant d’amplification.

Examinons chacun de ces éléments de plus près...

Grand coffret d’enceinte

Les basses fréquences ont de grandes longueurs d’onde et, dans un système hypothétique composé d’un haut-parleur de grave entièrement libre, les ondes de basses émises à l’avant et à l’arrière de la membrane, étant déphasées l’une par rapport à l’autre, s’annuleraient partiellement. Les pavillons de grave et les baffles ouverts résolvent ce problème dans une certaine mesure mais, comme ils sont peu utilisés dans la conception moderne d’enceintes, ils ne seront pas abordés dans cet article.

Un coffret offre une solution nettement plus compacte et pratique au défi de la restitution de graves profonds. Il existe deux principaux types de coffrets : clos et bass-reflex.

Coffret clos

Comme son nom l’indique, un caisson de basses clos est entièrement fermé. Lorsque le haut-parleur se déplace d’avant en arrière, la pression à l’intérieur du coffret augmente et diminue, créant un effet d’amortissement ou de ressort qui se traduit par une réponse transitoire plus rapide et des graves plus fermes, particulièrement adaptés à la musique. La pression au sein du coffret signifie toutefois qu’une puissance plus importante est nécessaire pour générer des basses fréquences puissantes. Idéalement, les caissons de basses clos devraient être plus grands que les coffrets bass-reflex, car ils nécessitent un plus grand volume d’air pour produire le même niveau sonore. Toutefois, ils sont généralement plus petits, ce qui les rend mieux adaptés aux petites pièces, où l’espace au sol est souvent limité et où le niveau de graves produit par un caisson plus grand de type bass-reflex pourrait être excessif.

Coffret bass-reflex

Également appelé coffret à évent, un coffret bass-reflex comprend un ou plusieurs tubes, ou évents, conçus avec précision. Au-dessus et en dessous de la fréquence de résonance de l’évent, c’est-à-dire la fréquence à laquelle il fait vibrer le plus fortement l’air qu’il contient, l’évent n’est pas actif. En revanche, à sa fréquence de résonance, l’évent prend le relais du haut-parleur pour produire la majeure partie du son. Les caissons de basses bass-reflex nécessitent moins de puissance et, à poids égal, délivrent des graves plus puissants qu’un modèle clos, au prix toutefois de la réponse transitoire. Des graves plus puissants font des caissons bass-reflex un choix idéal pour les installations de cinéma à domicile, même si leur taille plus importante les rend généralement moins adaptés aux petites pièces.

Haut-parleurs puissants

Un caisson de basses nécessite davantage d’énergie, c’est-à-dire de courant électrique, pour reproduire les basses fréquences au même volume que les fréquences médiums et aiguës. Cela signifie également que le haut-parleur doit pouvoir convertir ce courant en mouvement plutôt qu’en chaleur. Pour y parvenir, un haut-parleur de grave doit disposer d’un puissant système magnétique capable d’entraîner la membrane sur les longues excursions requises pour obtenir un volume sonore élevé, sans provoquer de distorsion mécanique.

La taille et le poids de la membrane du haut-parleur ont également leur importance, car elle doit être suffisamment grande pour déplacer assez d’air et reproduire les fréquences de grave et d’infra-grave avec une énergie suffisante. Une grande membrane doit aussi être relativement rigide, sans quoi elle se déformera de manière incontrôlable lors de fortes excursions, entraînant de la distorsion. Une bonne membrane de haut-parleur de grave doit être à la fois rigide et légère : trop lourde, elle donnera une réponse lente, qui provoquera elle-même une forme de distorsion.

Un amplificateur puissant

Comme nous l’avons déjà souligné, déplacer beaucoup d’air aux basses fréquences exige beaucoup de puissance. La puissance exacte nécessaire dépend de la sensibilité de l’enceinte et du niveau sonore ainsi que de la profondeur des graves que vous recherchez. Pour les caissons de basses, elle dépend précisément de la taille et de la conception du modèle.

Voici un aperçu rapide des besoins en amplification selon la conception et la taille du caisson de basses :

Clos

• Petit (8–10")

  • Faible rendement

  • Nécessite davantage de puissance pour atteindre le même volume que les modèles plus grands

• Grand (12–15" et plus)

  • Rendement modéré

  • Toujours gourmand en puissance, mais déplace l’air plus efficacement

Bass-reflex

• Petit

  • Rendement modéré

  • Nécessite moins de puissance qu’un modèle clos, mais les évents bass-reflex doivent être soigneusement accordés

• Grand

  • Rendement élevé

  • Peut atteindre des niveaux sonores élevés avec moins de puissance

Paradoxalement, les petites enceintes bibliothèque sont souvent moins sensibles que les enceintes dotées de coffrets plus grands, car il est plus difficile de déplacer l’air dans le volume restreint d’une petite enceinte bibliothèque.

À quoi sert un caisson de basses ?

L’une des raisons d’utiliser un caisson de basses est d’obtenir davantage de graves que vos enceintes principales ne peuvent en délivrer seules. Dans une installation de cinéma à domicile, un amplificateur surround dispose souvent d’une fonction de gestion des graves qui peut être configurée pour diriger les fréquences les plus basses vers le caisson de basses, libérant ainsi vos enceintes avant, et les autres, de la reproduction des graves profonds. Même les grandes enceintes colonne peuvent ainsi fonctionner plus librement et avec moins de distorsion.

Dans les mixages surround, comme le 5.1, le caisson de basses joue un double rôle : d’abord, il prend en charge la reproduction des fréquences de grave profond qui devraient autrement être produites par les enceintes principales. Ensuite, il reproduit les sons spécifiquement destinés à un caisson de basses via un canal LFE (Low-Frequency Effects) : les grondements épiques du tonnerre et les explosions qui font vibrer la pièce, pour une expérience cinéma encore plus viscérale et crédible.

Si votre système surround ne comprend pas de caisson de basses, vos enceintes principales devront reproduire le LFE ainsi que le contenu de grave « normal ». Le graphique ci-dessous montre le niveau relatif lorsque le caisson de basses commence à s’atténuer vers 50 Hz, tandis que le haut-parleur de grave augmente son niveau pour maintenir une réponse en fréquence constante jusqu’à la transition à 80 Hz. La zone ombrée représente la plage de fréquences transmise par le canal LFE.

Caissons de basses pour le son surround

Un caisson de basses étant un composant courant d’un système de son surround, pratiquement tous les amplificateurs-tuners et processeurs surround disposent de sorties pour caisson de basses et de fonctions de gestion des graves. Vous devriez également pouvoir régler certains niveaux du caisson de basses à l’aide de la télécommande de l’amplificateur, depuis votre position d’écoute.

Nous recommandons ici de rechercher la meilleure réponse et restitution possible dans le grave, car la plupart des films en bénéficient. Les grandes sorties cinématographiques sont conçues pour offrir un son spectaculaire dans les salles équipées de vastes systèmes audio, en tirant parti du réalisme accru que des basses fréquences convaincantes apportent à certaines scènes. Autrement dit, les graves sont essentiels au cinéma.

Si votre pièce d’écoute est grande, choisissez un grand caisson de basses doté d’un amplificateur puissant ou, si cela convient mieux visuellement ou acoustiquement, deux caissons de taille moyenne avec des amplificateurs puissants. La plupart des amplificateurs-tuners surround les plus complets vous permettent de raccorder plusieurs caissons de basses, une option qui mérite d’être envisagée si vous disposez de l’espace nécessaire.

Caissons de basses pour la musique stéréo

Pour de nombreux passionnés de stéréo, aucune enceinte n’est trop grande pour bénéficier de l’aide d’un caisson de basses. C’est tout simplement une excellente façon d’obtenir des graves plus profonds et plus puissants. Avant de partir à la recherche d’un caisson de basses, gardez toutefois à l’esprit qu’il peut y avoir trop de graves. Votre pièce est peut-être relativement petite, auquel cas beaucoup de graves profonds peuvent sembler excessifs. Ou peut-être découvrirez-vous que vous n’appréciez pas vraiment les graves supplémentaires, ou que votre genre musical préféré n’en a pas vraiment besoin.

En règle générale, choisissez un caisson de basses dont la réponse en fréquence descend plus bas que celle de vos enceintes principales. Si vous possédez une paire d’enceintes bibliothèque dont la limite basse est de 50 Hz, privilégiez un caisson de basses capable de descendre jusqu’à 30–35 Hz. À l’inverse, si vous possédez une grande paire d’enceintes colonne capable de descendre à 35 Hz, un caisson descendant sous 30 Hz sera probablement mieux adapté. L’essentiel est d’ajouter ce que vous n’avez pas déjà, afin d’étendre la réponse dans le grave de votre installation.

Si votre amplificateur stéréo est équipé d’une sortie pour caisson de basses ou d’une sortie préamplifiée, c’est là que vous raccordez un caisson de basses actif (poursuivez votre lecture pour une comparaison des caissons actifs et passifs ci-dessous). Un bon caisson de basses actif vous permettra également d’ajuster le gain, la phase et la fréquence de coupure afin d’adapter le son à votre pièce et à votre système. Voici la définition de ces trois termes :

• Gain contrôle le volume du caisson de basses par rapport aux enceintes principales.

• Phase peut être considérée comme un très court délai dans le signal, utile pour ajuster parfaitement la synchronisation des sons, là encore par rapport aux enceintes principales.

• Fréquence de coupure est la fréquence à laquelle le caisson de basses commence à prendre le relais et les enceintes principales commencent à s’atténuer, comme le montre le graphique précédent.

Quel est le meilleur caisson de basses pour moi ?

Vous avez donc besoin d’un caisson de basses, mais lequel ? La réponse dépend bien sûr de votre situation. Pour vous aider à choisir, examinons trois scénarios :

« J’écoute de la musique et je veux de meilleures basses »

Un caisson de basses clos, avec ses graves plus fermes et mieux contrôlés, complète parfaitement vos enceintes stéréo existantes. Les caissons clos sont généralement plus compacts que les modèles bass-reflex, ce qui les rend également adaptés aux petites pièces. Gardez toutefois à l’esprit qu’ils sont aussi plus exigeants à alimenter. Si vous avez une pièce plus grande, un caisson de basses bass-reflex pourrait donc être un meilleur choix. Et à moins d’être un audiophile chevronné doté d’une oreille très exercée, un caisson bass-reflex vous apportera probablement l’amélioration que vous recherchez.

« Je veux des soirées cinéma épiques ! »

Si vous souhaitez faire vibrer la pièce avec des détonations, des grondements et des explosions, un puissant caisson bass-reflex est généralement le meilleur choix, du moins dans les grandes pièces. Voici pourquoi : le son de cinéma possède un « niveau de référence », considéré comme le niveau de lecture maximal prévu. Il s’agit d’un niveau d’étalonnage de 75 dB à la position d’écoute, l’objectif étant de pouvoir atteindre des niveaux de crête maximaux de 105 dB pour chaque canal d’enceinte sans distorsion.

Mais souvenez-vous du canal LFE mentionné plus tôt. Le niveau de référence du LFE est supérieur de 10 dB, soit un impressionnant 115 dB ! Si le cinéma à domicile vous tient à cœur, c’est donc idéalement ce que votre caisson de basses devrait pouvoir atteindre. Imaginez maintenant essayer de faire reproduire à un petit caisson le grondement d’un tremblement de terre à 115 dB dans une grande pièce : il risque inévitablement de distordre et de sonner très mal.

Il n’est donc pas étonnant que les passionnés de cinéma à domicile apprécient les puissants caissons de basses bass-reflex et en utilisent souvent plusieurs dans leurs installations. Davantage d’enceintes et d’amplificateurs ne signifient pas seulement un son plus fort, mais aussi un son propre.

Bien entendu, tout le monde ne souhaite pas écouter le son surround à des niveaux de référence chez soi. Mais si votre objectif est de vivre une expérience cinéma plus immersive, réfléchissez à deux fois avant d’investir dans un caisson de basses aux spécifications insuffisantes que vous risquez de regretter.

« J’écoute de la musique et je regarde des films »

Dans ce scénario, privilégiez votre expérience cinéma. Il serait dommage de profiter d’une excellente écoute musicale pour être déçu lorsque vous lancez votre cinéma à domicile afin de revoir le final épique et rempli d’explosions de votre film préféré.

Où placer un caisson de basses ?

Le positionnement du caisson de basses doit être adapté à votre pièce d’écoute. En général, placer une enceinte près des surfaces de la pièce renforce la réponse dans le grave, la plupart des caissons de basses étant déjà conçus avec leurs haut-parleurs près du sol ou même orientés directement vers celui-ci. Le placer près d’un mur ajoute l’effet de renforcement des graves d’une deuxième surface, tandis que le positionner dans un angle en ajoute une troisième. Attention toutefois : vous pouvez obtenir un renfort de graves bienvenu ou un grave résonnant et confus.