Qu'est que la phase acoustique ?

[luiscrepy]

Bonjour à tous.

Je ne suis pas intervenu sur ce fil jusqu'à présent car mon approche de la phase acoustique n'est pas assez mathématique et un quelconque commentaire de ma part n'aurait rien apporté.
Le dernier post de jaffar me parle davantage et me tire quelques interrogations.

1) quelle courbe de phase doit-elle être plate et à 0° ? La courbe de phase minimale (générée par REW) ou la courbe de phase réelle mesurée puis fenêtrée aussi faiblement que possible (1/12 à 1/24 d'octave chez moi) grâce à la fonction "add frequency dependant window" de REW ?
J'ai linéarisé la phase en utilisant la phase réelle mesurée depuis le point d'écoute et obtenu une phase droite à 0° à 10° près de 20 à 20000 Hz excepté sur une petite plage de recouvrement de 2 hauts parleurs et en-dessous de 30 Hz où elle dévie de 45 °.
Dans ces conditions, la phase minimum est aussi proche du 0° mais ne présente pas les mêmes dérives. Elle est droite à zéro° de 100 Hz à 8000 Hz mais chute jusqu'à -45° à partir de 8kHz  et remonte jusqu'à 120° en dessous de 100 Hz.
A votre avis, laquelle vaut-il mieux d'avoir la plus droite ? la phase minimum ou la phase réelle.

2) Je suis en quadri-amplification active, j'utilise donc les 8 FIR disponibles sur mon openDRC-DA8 pour corriger indépendamment chaque haut-parleur. Une fois cela fait, il est primordial d'aligner les 4 impulsions. Pour le faire, j'applique des retards aux voies en avance calculés grâce aux impulsions et aux steps de REW. L'alignement avec les voies graves n'est pas si facile à appréhender et une mauvaise appréciation est peut-être à l'origine de la dérive de phase de 45° à une fréquence de coupure.

3) Je ne vois pas de quelle procédure automatique vous parlez. Il y a effectivement de nombreuses fonctionnalités dans REW qui nous aident dans nos opérations d'alignement des voies, mais cela reste manuel. Le seul automatisme que j'ai remarqué est le réalignement du pic d'impulsion sur le zéro (estimate IR delay) ; opération préalable qui est indispensable au calcul correct de la courbe de phase. Cet automatisme demande d'ailleurs à être contrôlé, Rew pouvant facilement se planter avec les voies graves filtrées.

4) Après avoir assez finement corrigé la phase sur mon système, j'ai entrepris de modifier mon traitement acoustique, certaines réflexions étant apparues suite à la nouvelle disposition des enceintes. Après avoir mis au plafond un nouveau traitement DIY plus efficace, j'ai eu la surprise de constater que la phase était toujours à peu près droite, non plus à 0° mais vers -20°. La seule modification ayant eu lieu au niveau de ce traitement acoustique et la réponse en amplitude n'ayant pratiquement pas bougé, je ne m'explique pas cette nouvelle courbe de phase. Je crois qu'il ne me reste qu'à tout reprendre à zéro.

Cordialement,
Luis.

[xnwrx]

Bonjour Luis,
La phase minimale est toujours plate dans les bandes éloignées de la Fc (et éloignées des autres Fc, par exemple des filtres passe haut et passe bas des électroniques). Mais elle peut être à 0°, à +/-90°, à+/-180...etc. Votre phase "corrigée" est là pù vous l'avez voulu, c'est bien différent.
La phase est difficile à mesurer si vous êtes trop loin des enceintes et en prime dans un milieu réverbérant (quelle est la phase de la somme de N sinus de phase différente et de niveaux différents ?). C'est pourquoi je linéarise toujours la phase de chaque HP en champ proche. Pas de réflexions, on est dans le champ direct du HP. Et si le HP corrigé voit son déphasage plat à 0° en champ proche, le déphasage en champ lointain reste naturellement linéaire puisque ce n'est qu'un retard pur qui est ajouté. En champ proche on est certain de ce que l'on fait, pas besoin de filtrer la Ri et c'est plus facile.
Si vous voyez un décalage à -20° (ce n'est donc plus un déphasage linéaire), c'est uniquement lié au déphasage mal mesuré à l'origine des fréquences qui perturbe le reste du spectre. Mesurez en champ proche pour vérifier, je pense que ce -20° va disparaitre.

[jaffar]

Merci Jaffar,
vous venez d'expliquer exactement ce que j'indiquais : vous faite une mesure de déphasage entre votre signal source et votre mesure en un point avec le premier HP, puis vous refaite la même chose avec le second HP. Vous comparez donc bien deux déphasages par rapport à la même référence (le générateur source) et non la phase entre deux HP -)

  Comparer deux mesures de phase à leur référence commune n'est donc pas équivalent à comparer les deux mesures entre elles ? Si je constate 40 degrés à 1 kHz sur la courbe A et 60 sur la courbe B je ne peux pas dire qu'il y a 20 degrés d'écart ?

[jaffar]

Et si le HP corrigé voit son déphasage plat à 0° en champ proche, le déphasage en champ lointain reste naturellement linéaire puisque ce n'est qu'un retard pur qui est ajouté.

Etes vous sur que pour un grave médium qui subit un baffle step les courbes de phase en proche ( 2 pi ) et en lointain anéchoïque ( sur la portion de fréquence 4 pi ) sont identiques ? Il me semble que je n'ai pas ça dans mes mesures ; les pentes ne sont pas les mêmes .

[jaffar]

  Luis .

question 1 : je ne me suis jamais vraiment intéressé à la correction de la phase , estimant que j'avais bien d'autres problèmes à régler avant . Aussi je ne sais pas . Par contre attention de ne pas confondre fenêtrage ( notamment avec le nouvelle fonction "add frequency window" ) et lissage ( 1/12   1/24  ... ) .

question 2 : il faut généralement aligner les impulsions AVANT filtrage . Seuls de rares filtres nécessitent d'ajouter un retard à un hp préalablement aligné avant filtrage .

question 3 : il s'agit bien du "estimate IR delay" que l'on active manuellement sur une mesure avec boucle sur la seconde voie après avoir coché l'option "use loopback as timing reference" dans le menu analysis . L'opération automatique dont je parle est la détermination du "bon" début de l'impulsion , c'est à dire le positionnement du zéro référence de temps par analyse de la courbe de phase minimum qui se fait grâce au "estimate IR delay" dans les versions récentes de REW alors qu'elle est encore entièrement manuelle avec CLIO par exemple ( par essai et erreur on déplace le zéro et on observe l'effet sur la courbe de phase minimale ) . Tout au moins c'est ce que je pense quand je compare mes vieilles mesures et des mesures plus récentes .
                 Enfin dans le grave , quand on n'est pas en anéchoïque , il faut quand même se poser la question de ce que l'on mesure . Moi je sais pas trop   

[xnwrx]

Merci Jaffar,
vous venez d'expliquer exactement ce que j'indiquais : vous faite une mesure de déphasage entre votre signal source et votre mesure en un point avec le premier HP, puis vous refaite la même chose avec le second HP. Vous comparez donc bien deux déphasages par rapport à la même référence (le générateur source) et non la phase entre deux HP -)

  Comparer deux mesures de phase à leur référence commune n'est donc pas équivalent à comparer les deux mesures entre elles ? Si je constate 40 degrés à 1 kHz sur la courbe A et 60 sur la courbe B je ne peux pas dire qu'il y a 20 degrés d'écart ?

Si bien sur, mais la méthode impose une mesure par rapport à une référence et une seconde par rapport à cette même référence et dans les mêms conditions. Mesurer directement l'écart de phase entre les deux sources en un point spatial est plus compliqué.

[xnwrx]

Et si le HP corrigé voit son déphasage plat à 0° en champ proche, le déphasage en champ lointain reste naturellement linéaire puisque ce n'est qu'un retard pur qui est ajouté.

Etes vous sur que pour un grave médium qui subit un baffle step les courbes de phase en proche ( 2 pi ) et en lointain anéchoïque ( sur la portion de fréquence 4 pi ) sont identiques ? Il me semble que je n'ai pas ça dans mes mesures ; les pentes ne sont pas les mêmes .

Bonne question. Je n'ai pas la réponse certaine, mais j'aurais tendance à dire que le baffle step ne modifie pas la phase et ne modifie que le mode de rayonnement.

[luiscrepy]

  Luis .

question 1 : je ne me suis jamais vraiment intéressé à la correction de la phase , estimant que j'avais bien d'autres problèmes à régler avant . Aussi je ne sais pas .
L'examen de la courbe de phase minimale a certainement un intérêt à un moment ou à un autre, mais comme j'ai l'impression de m'en sortir très bien avec la mesure de la phase réelle (ou plus précisément son écart par rapport à celle du signal injecté) je continuerai donc à m'intéresser uniquement à celle-ci.
 Par contre attention de ne pas confondre fenêtrage ( notamment avec le nouvelle fonction "add frequency window" ) et lissage ( 1/12   1/24  ... ) .
Pas d'inquiétude, je fais bien la différence entre ces deux notions bien séparées.

question 2 : il faut généralement aligner les impulsions AVANT filtrage . Seuls de rares filtres nécessitent d'ajouter un retard à un hp préalablement aligné avant filtrage .
Dans le cas du filtrage actif avec des DSP intégrant des égalisations et des filtrages à 48 dB par octave fussent-ils des LR, j'ai constaté des besoins en "delay" différents suivant la complexité de mes corrections sur le DCX2496. Mon nouveau MiniDSP ajoute huit filtres FIR et je me retrouve actuellement avec un décalage de 37 ms entre le grave et l'aigu.

question 3 : il s'agit bien du "estimate IR delay" que l'on active manuellement sur une mesure avec boucle sur la seconde voie après avoir coché l'option "use loopback as timing reference" dans le menu analysis . L'opération automatique dont je parle est la détermination du "bon" début de l'impulsion , c'est à dire le positionnement du zéro référence de temps par analyse de la courbe de phase minimum qui se fait grâce au "estimate IR delay" dans les versions récentes de REW alors qu'elle est encore entièrement manuelle avec CLIO par exemple ( par essai et erreur on déplace le zéro et on observe l'effet sur la courbe de phase minimale ) . Tout au moins c'est ce que je pense quand je compare mes vieilles mesures et des mesures plus récentes .
                 Enfin dans le grave , quand on n'est pas en anéchoïque , il faut quand même se poser la question de ce que l'on mesure . Moi je sais pas trop   
Vous avez parfaitement raison ! dans mon cas, j'utilise au maximum le positionnement en encoignure pour profiter de l'effet du même nom et en le "domestiquant" j'obtiens au point d'écoute une réponse en amplitude à +/- 1,5 db de 18 à 100 Hz sur mon caisson de grave. La mesure de la phase au même point d'écoute donne également une droite à 0° de 30 Hz à 100 Hz. Quand on sait que le HP seul doit être à -15 dB à 20 Hz et que l'évent doit culminer à - 8 dB à cette fréquence, on comprend que pour arriver à 0 dB, la plus grande partie du SPL entendu provient des murs ! Pourtant mon grave est propre avec une distorsion < 1 % de 20 Hz à 100 Hz alors que le médium qui est à un niveau inférieur à cause de la courbe cible crie grâce avec des distorsions qui s'envolent dès que le niveau dépasse 90 dB SPL.

Je profite de ces commentaires pour dire que le montage (pas très économique j'en conviens) que j'ai utilisé pour faire la voie grave et que j'ai décrit dans le sujet "la charge de la conséquence" s'avère d'une qualité remarquable. Les courbes de réponse et de distorsion sont exceptionnelles, surtout depuis que j'ai épuré mon ampli de son réglage de volume passif et passé son alim en CRC. Avec des hauts parleurs corrects en tôle (SPH390TC) les résultats sont bons, alors avec des Dynaudio 30 cm avec bobines de 10 cm....  je comprends le choix de cette marque que j'estime beaucoup. Dommage qu'ils aient abandonné le créneau du DIY.

J'ai également trouvé une explication à ma courbe de phase alignée sur le 20° : J'ai effectué toute la mise au point du système avec pour objectif une courbe de réponse en amplitude droite et horizontale de 20 à 20000 Hz. La courbe cible est appliquée à la fin sous la forme de 4 filtres Low Shelf et High Shelf centrés sur 100, 1000 et 5000 Hz ayant un Q de 0,5 et un gain de 2,5 dB. L'application de ce filtre IIR est à l'origine du décalage de 20° de la courbe de phase.

J'obtiens une courbe sensiblement similaire en ajoutant 3 dB au grave, 0 dB au bas médium et en enlevant 3 dB au haut médium et 6 dB à l'aigu. Dans ce cas, la phase reste à zéro. Je stocke les deux versions en mémoires 1 et 2 et je verrai à l'usage...

[etsimonogn]

Bonjour

Et si le HP corrigé voit son déphasage plat à 0° en champ proche, le déphasage en champ lointain reste naturellement linéaire puisque ce n'est qu'un retard pur qui est ajouté.

Etes vous sur que pour un grave médium qui subit un baffle step les courbes de phase en proche ( 2 pi ) et en lointain anéchoïque ( sur la portion de fréquence 4 pi ) sont identiques ? Il me semble que je n'ai pas ça dans mes mesures ; les pentes ne sont pas les mêmes .

Bonne question. Je n'ai pas la réponse certaine, mais j'aurais tendance à dire que le baffle step ne modifie pas la phase et ne modifie que le mode de rayonnement.

Si on observe une seule fréquence, la diffraction sur les bords du baffle avant c'est comme si on avait une multitude de sources secondaires émettant la même fréquence avec des décalages temporels et des rotations de phase différentes, je crois qu'on parle de 90° sur une arrête à angle droit. A quoi est-ce qu'on aboutit si pour simplifier on suppose sur le papier qu'il y a une seule source secondaire et une seule fréquence? Il y a un premier retard de propagation de l'émission au point qu'on assimile à la source secondaire puis un deuxième retard de propagation de ce point à l'endroit où on a placé le capteur de pression sonore. L'émission directe présente aussi un retard de propagation jusqu'au capteur. Le capteur reçoit deux pressions différentes aux relations de phase qui sont prévisibles mais que sur le papier. Dès qu'on bouge un petit peu le capteur dans le sens latéral, vertical et en profondeur, ce qui est le reflet de ce qui se passe tout le temps dans la réalité, les relations de phase bougent. Rien qu'à cette étape, on patauge. Si on rajoute que la musique est composée de nombreuses fréquences et que la réfraction se fait en plein de points différents du baffle, on est englouti. Le mieux, la réponse facile, on ne tient pas compte de la diffraction. Avec plus de finesse, il faut rappeler que ce que l'on cherche c'est l'alignement vertical des points d'émission des HP et si possible faire en sorte qu'autour de la fréquence de croisement, les émissions soient le plus en phase possible au besoin en inversant la polarité d'un des HP. Pour le baffle-step, essayez différentes largeurs de face avant avec des planches accolées sur les côtés, ça change l'ambiance sonore beaucoup plus que la recherche impossible des phases parfaites.
Siméon           

[Greg Lagarrigue]

  Luis .
...

question 2 : il faut généralement aligner les impulsions AVANT filtrage . Seuls de rares filtres nécessitent d'ajouter un retard à un hp préalablement aligné avant filtrage .

...
   

Bonjour Jaffar,
Sauf FIR, tout filtrage modifiera par principe la phase et donc le temps de propagation de groupe des transducteurs.
Pour cette raison, on ne peut au contraire aligner correctement les transducteurs qu'avec leur filtre associé.

cdlt

Greg

[Greg Lagarrigue]

Et si le HP corrigé voit son déphasage plat à 0° en champ proche, le déphasage en champ lointain reste naturellement linéaire puisque ce n'est qu'un retard pur qui est ajouté.

Etes vous sur que pour un grave médium qui subit un baffle step les courbes de phase en proche ( 2 pi ) et en lointain anéchoïque ( sur la portion de fréquence 4 pi ) sont identiques ? Il me semble que je n'ai pas ça dans mes mesures ; les pentes ne sont pas les mêmes .

Bonne question. Je n'ai pas la réponse certaine, mais j'aurais tendance à dire que le baffle step ne modifie pas la phase et ne modifie que le mode de rayonnement.

Bonjour xnwrx,
je ne connais pas de système analogique capable de modifier la réponse en fréquence sans modifier la phase (sauf a ajouter une compensation).
Le mode de rayonnement influençant la réponse de façon différente selon la fréquence en fera donc parti.

[Greg Lagarrigue]

...Pour le baffle-step, essayez différentes largeurs de face avant avec des planches accolées sur les côtés, ça change l'ambiance sonore beaucoup plus que la recherche impossible des phases parfaites.
Siméon           

Bonjour Siméon,
Il est toujours possible de chercher, c'est de trouver qui est plus compliqué
Quoi qu'il en soit, je reste convaincu qu'un système juste quant a sa synchronisation vaut largement les efforts nécessaires a sa mise au point.

cdlt Greg

[etsimonogn]

Bonjour

Bonjour Jaffar,
Sauf FIR, tout filtrage modifiera par principe la phase et donc le temps de propagation de groupe des transducteurs. Pour cette raison, on ne peut au contraire aligner correctement les transducteurs qu'avec leur filtre associé.

La phase est un retard temporel qui varie avec la fréquence. Un filtre introduit un group delay qui varie avec la fréquence. On peut assimiler le group delay à un retard (presque) constant avec la fréquence que très en dessous de sa fréquence de coupure. L'alignement concerne des retards temporels purs, ce sont des retards qui ne varient pas avec la fréquence. Le group delay, c'est un retard de propagation de groupe, pas un retard pur. Avec des filtres correctement réalisés, il n'y a pas à changer l'alignement des HP quand on change entre les filtres BUT1, LR2, BUT3, LR4. Un alignement réalisé avec un LR4 en circuit dont le déphasage entre les sorties est de 2pi, j'envisage pas trop la procédure à employer. 
Siméon

[Greg Lagarrigue]

Bonjour

Bonjour Jaffar,
Sauf FIR, tout filtrage modifiera par principe la phase et donc le temps de propagation de groupe des transducteurs. Pour cette raison, on ne peut au contraire aligner correctement les transducteurs qu'avec leur filtre associé.

La phase est un retard temporel qui varie avec la fréquence. Un filtre introduit un group delay qui varie avec la fréquence. On peut assimiler le group delay à un retard (presque) constant avec la fréquence que très en dessous de sa fréquence de coupure. L'alignement concerne des retards temporels purs, ce sont des retards qui ne varient pas avec la fréquence. Le group delay, c'est un retard de propagation de groupe, pas un retard pur. Avec des filtres correctement réalisés, il n'y a pas à changer l'alignement des HP quand on change entre les filtres BUT1, LR2, BUT3, LR4. Un alignement réalisé avec un LR4 en circuit dont le déphasage entre les sorties est de 2pi, j'envisage pas trop la procédure à employer. 
Siméon

re-bonjour,
merci pour ce rappel, mais je ne confondais pas retard pur et phase pour affirmer cela
Quand on modifie l'alignement (ou le retard si on passe par un système dédié), on cherche a trouver la solution "la moins pire" pour une bonne synchronisation des haut parleur a la coupure, un peu avant et un peu après.
Pour l'avoir expérimenté, selon les filtres utilisés, la meilleur sommation s'obtient avec des alignements différents selon le filtrage, tout comme le meilleur résultat a l'écoute.
Je dis la moins pire car dans la plupart des cas c'est un compromis (d’où le nombre d'avis et de versions infinie sur le sujet).
Après il existe d'autre solutions.

cdlt

Greg

[etsimonogn]

Quand on modifie l'alignement (ou le retard si on passe par un système dédié), on cherche a trouver la solution "la moins pire" pour une bonne synchronisation des haut parleur a la coupure, un peu avant et un peu après.

La synchronisation est assurée pour un bon alignement avec un écart de phase assez constant (le BUT3, c'est 90° d'écart) et si possible réduit (le LR2 répond à cet idéal).  Ca se passe bien si les fréquences de coupure des HP sont éloignées de la fréquence de croisement des filtres. Autrement on peut passer par une transformée de Linkwitz pour la résonance du HP filtré en passe-haut pour obtenir la réponse attendue.   

Pour l'avoir expérimenté, selon les filtres utilisés, la meilleur sommation s'obtient avec des alignements différents selon le filtrage, tout comme le meilleur résultat a l'écoute.Je dis la moins pire car dans la plupart des cas c'est un compromis

Meilleur, moins pire... ça demande de définir des critères, puis d'établir une hiérarchie entre eux pour le compromis. 

(d’où le nombre d'avis et de versions infinie sur le sujet).

Ca provient du fait que les bases du sujet sont mal expliquées. 
Siméon