La sensibilité et le rendement

Une certaine partie de l’éner­gie du signal va être dissi­pée sur le chemin jusqu’à l’air. Dans un haut-parleur clas­sique, le signal fait bouger la bobine mobile dans un champ magné­tique et ce mouve­ment entraîne un diaphragme qui met l’air en pres­sion. Malheu­reu­se­ment une bonne partie de l’éner­gie dispa­raît en chaleur dans la bobine et les aimants. La conver­sion de l’éner­gie élec­trique en éner­gie méca­nique, puis en éner­gie acous­tique se fait au prix de pertes plus ou moins impor­tantes, selon les haut-parleurs et les enceintes dans lesquelles ils sont montés. Ainsi pour compa­rer deux enceintes entre elles, il est inté­res­sant de voir quelle pres­sion acous­tique elles four­nissent pour une puis­sance élec­trique donnée.

Une défi­ni­tion

La sensi­bi­lité indique le niveau sonore qu’une enceinte peut déli­vrer, en condi­tions de test, en fonc­tion de la puis­sance qu’elle reçoit. On note la sensi­bi­lité en déci­bels de pres­sion acous­tique (dB SPL) pour 1 watt (ou 2,83 volts, voir plus bas) à 1 mètre dans l’axe.

La notion de rende­ment est concep­tuel­le­ment proche : il exprime le rapport entre l’éner­gie sonore déli­vrée et l’éner­gie élec­trique reçue, en pour­cen­tage ou en ratio (10 % corres­pond à un ratio de 0,1). Le rende­ment pour la majo­rité des enceintes est en dessous de 5 %. L’air résiste plutôt bien au travail des haut-parleurs.

Sachant qu’en doublant la puis­sance élec­trique du signal, le niveau sonore augmente de 3 dB SPL, une enceinte ampli­fiée par 100 W de puis­sance avec une sensi­bi­lité de 92 dB/1 W @ 1 m aura un niveau sonore équi­valent à une enceinte ampli­fiée par 50 W avec une sensi­bi­lité de 95 dB/1 W @ 1 m. On voit bien que la puis­sance admis­sible d’une enceinte, sans sa sensi­bi­lité, ne permet pas de juger du volume qu’il y aura en sortie. Par contre avec les deux, on peut évaluer le niveau maxi­mum qu’on pourra théo­rique­ment obte­nir.

Pourquoi 2,83 V ?

La puis­sance (en watts) est dépen­dante de l’im­pé­dance, et l’im­pé­dance change en fonc­tion de la fréquence. Pour main­te­nir une puis­sance de 1 watt pour le test, il faudrait ajus­ter la tension du signal en fonc­tion de l’en­ceinte et de la plage de fréquence testées. Pour faci­li­ter le test, on préfère que les variables soient du côté de l’en­ceinte à tester, pas dans le signal. Donc au lieu de carac­té­ri­ser le signal test par sa puis­sance (1 W), qui de toute manière n’est qu’un calcul à partir de sa tension, on préfère lui donner une valeur de tension fixe (2,83 V) et mesu­rer ce que chaque enceinte four­nit comme pres­sion acous­tique avec.

La rela­tion entre la puis­sance (P) et l’im­pé­dance (Z) s’ex­prime par la formule P = U2/Z. Avec 2,83 V et une impé­dance de 8 Ω, on obtient 2,832 V/8 Ω = 1 W. Pour 4 Ω : 2,83 V donnent 2 W. En consé­quence, une enceinte avec une impé­dance nomi­nale de 4 Ω sera plus effi­cace si elle est capable de déli­vrer 92 dB/1 W @ 1 m que si elle donne 92 dB/2,83 V @ 1 m (elle reçoit 2 W dans ce cas là). Cela dit, on peut s’at­tendre à ce que la nota­tion en 2,83 V « favo­rise » les enceintes de 4 Ω ; elles rece­vront une puis­sance élec­trique supé­rieure aux enceintes de 8 Ω, à tension égale. L’im­pé­dance est indis­pen­sable à regar­der en complé­ment de la forme x dB/2,83 V @ 1 m. La plus grande rigueur logique de cette nota­tion la fait préfé­rer à celle en watts, mais, on le voit, il y a des équi­va­lences entre les deux.

Niveau max

De temps en temps, sur les spéci­fi­ca­tions d’une enceinte, il est fait mention d’un niveau maxi­mum de pres­sion acous­tique en dB SPL. C’est le niveau sonore de crête obtenu avec la puis­sance de crête de l’am­pli­fi­ca­tion (telle que spéci­fiée par le construc­teur). On peut le calcu­ler si on a la sensi­bi­lité de l’en­ceinte et la puis­sance d’am­pli utili­sée. Il est souvent donné pour faci­li­ter la modé­li­sa­tion d’un système en situa­tion réelle. Avec ce chiffre et une connais­sance des échelles en déci­bels, c’est assez simple de calcu­ler quelle pres­sion acous­tique on aura (en théo­rie), en fonc­tion de la distance de l’en­ceinte. On estime, en simpli­fiant, qu’on perd 6 dB lorsqu’on double la distance à la source (cas d’une onde sphé­rique). Donc en fonc­tion de la distance de l’au­di­teur par rapport à l’en­ceinte, on peut calcu­ler le niveau sonore maxi­mum théo­rique auquel il sera soumis.

**At­té­nua­tion, en déci­bels, en fonc­tion de la distance de la source, en mètre.