Le transformateur Heil
AMT pour le médium-aigu du Dr. Oskar Heil reprèsente le dénominateur commun
des 3 enceintes Kithara, Syrinx et Aulos. Contrairement aux enceintes acoustiques
conventionnelles qui propulsent lair vers lavant et larriére
à la maniére de celle dun lourd piston; les AMT "pressent"
lair. La seule partie mobile dans le AMT est un diaphragme plié et
extrêmement léger. Celui-ci est constitué dune série de lamelles conductives
parallèles en aluminium recouvertes dun film de plastique. Placé dans
un champ magnétique, le diaphragme répond aux signaux électriques avec une
action semblable à celle dun soufflet. Quand le courant passe au travers
des lamelles conductrices dans une direction, tous les plis qui sont orientés
vers lavant, deviennent plus étroits en expirant lair tandis
que les plis orientés vers larriére sont ouverts en inspirant lair.
Lors du mouvement inverse, les plis se meuvent dans le sens opposé. Il en résulte que la vitesse de lair dans un pli du diaphragme Heil AMT est 5.3 fois plus élevée que le mouvement de celui-ci. Cette " accélération instantanée" donne une amélioration décisive dans la dynamique et dans les transitoires ainsi quune réduction importante des résonnances. Les moindres variations de fréquences sont restituées parfaitement, ce qui nest pas possible avec une enceinte conventionnelle. Sans être géné par la perte latérale classique pour les enceintes conventionelles, le Heil AMT permet une diffusion spectaculaire de presque 360° audible même aux fréquences les plus élevées. En effet, le Heil AMT est plus quun simple transducteur, il est un "reproducteur" dans le sens réel du terme, Incomparable dans la précision et le détail du relief musical. |
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La fonction
de base de nos oreilles est lidentification des voix. Nous avons
développé une capacité marquée pour différencier
les divers sons. Nous pouvons isoler les différents événements
sonores, par exemple une voix appelant doucement de loin, des autres bruits,
donc focaliser notre oreille sur cette source acoustique. En même
temps, les bruits superflus peuvent être supprimés. La fonction
de la reconnaissance dune source sonore étant pour nous primaire,
nous sommes très sensibles à certains aspects dun son,
et à dautres pour ainsi dire pas du tout. Ci-après,
nous examinerons quelques caractéristiques de louïe et
verrons quelle est leur position de valeur par rapport à notre sensibilité. Bruit par rapport à linformation souhaitée Représentation graphique de lanalogie du bruit et la façon dont celui-ci est discriminé par loreille |
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Intensité
sonore Afin déviter que louïe soit abîmée par des bruits forts subits, nos oreilles, de par leur construction, sont assez insensibles aux changements damplitude. Par exemple, la différence de puissance entre une parole murmurée et une parole dite normalement nest pas de un à deux ou trois, mais de un à 100000! Loreille a la capacité de sadapter à différents niveaux, aussi bien vers le haut que vers le bas. Donc, le volume sonore relatif de différents sons est, à lintérieur de certaines limites, sans importance pour nous. Ce phénomène explique que les bruits de rue environnants ne nous gênent pas trop pendant une conversation bien que ceux-ci ne soient que de 10 dB inférieurs au volume de conversation. Nous entendons un chanteur même lorsque le volume de lorchestre est de plusieurs fois plus élevé que la voix. Conclusion: nous montrons que peu de sensibilité pour les sauts de niveau, de même que pour lintensité sonore relative de deux ou plusieurs sons différents, perceptibles simultanément. La réponse en fréquence dune enceinte nest donc pas le seul critère pour nos oreilles. |
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Variations
de fréquence Nous sommes très sensibles aux changements de fréquence. En particulier dans la gamme de fréquences de 250 à 3000 Hz où nous percevons une différence entre deux sons de seulement 0,06%. Dans la gamme de hautes et basses fréquences, cette capacité est moins bien développée et se situe à environ 0,4%. Pour comparaison: limpulsion dun demi-ton est un changement de fréquence de 6%, le vibrato dun violon est denviron 0,5%. Notre sensibilité aux fluctuations de fréquence sert en premier lieu à reconnaître les voix. Le langage ne produit pas des sons constants, mais des variations permanentes. Ces modèles de langage sont très précis. Chaque voix a sa «physionomie» propre. Nous reconnaissons quelquun à sa voix même au téléphone. Nous pouvons même sentir lhumeur de celui qui parle. (Donc, les modèles de résonance et les fluctuations de fréquence par la tension des cordes vocales). |
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Phase Nous sommes très sensibles aux décalages de phase car ils nous aident à localiser la source sonore. Demandez à un ami de fermer les yeux. Prenez un trousseau de clefs et bougez-le de façon audible de gauche à droite, ensuite restez arrêté à un point. Demandez à lami, toujours avec les yeux fermés, de tourner la tête en direction de la source sonore et de désigner le point avec le doigt. La précision devrait se situer à 1 degré environ, cest-à-dire quen tournant la tête de 2 degrés vers la gauche, loreille droite se déplace vers lavant et loreille gauche vers larrière. Les oreilles se sont peut-être déplacées de 1cm dans la pièce. Divisons à présent 1cm par la vitesse du son et nous obtenons 0,00003 sec. |
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Nous pouvons
donc reconnaître un retard acoustique de quelque trois cents millièmes
de seconde. Cette capacité dépend de la fréquence.
Elle est optimale dans la gamme de 500 à 3000 Hz qui est historiquement
la plus importante pour lêtre humain. Dans sa recherche sur
la localisation du son, le physicien Heil a constaté que le début
dun son (flanc de croissance) était le plus important pour
linformation de repérage. Le comportement transitoire dune enceinte acoustique est de ce fait dune importance capitale. Si le flanc de croissance subit une quelconque déformation, notre capacité didentifier le genre et la direction du son diminue considérablement et souvent se perd complètement. Pour une enceinte, ces deux problèmes se manifestent par «manque de précision, pas déchellonnement dans le grave et pas de pouvoir de résolution. |
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Lenceinte,
problème et solution: a) suspension à un point(le papier flotte) b) suspension à deux points(réduction du flottement) c) entraînement régulier, le papierne se déforme pas |
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Haut-parleur
à membrane conique Lélimination de résonances occasionnelles, qui recouvrent le signal musical, est le principal problème qui se présente à la construction dun haut-parleur. Afin de déplacer lair sans trop grande perte, la membrane doit être à la fois rigide et légère. Si la membrane est rigide, elle nest pas légère, si elle est légère, elle est aussi souple et produira donc des résonances. Lorsque la membrane se trouve en position de résonance, sa forme est soumise à différentes modifications: par exemple, elle se cambrera à certaine fréquence du centre vers le bord, cette cambrure vibrant alors à la verticale par rapport à la membrane. |
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Le timbre
nest pas le seul à avoir un caractère sonore (résonance),
les matériaux dans la membrane du haut-parleur apportent le leur. Aussi longtemps que la fréquence de résonance est amenée à la membrane, celle-ci stocke lénergie. Lorsque le signal dexcitation nest plus fourni, la membrane continue de vibrer pour éliminer lénergie stockée. Le flanc de croissance brutal dune impulsion à cadence rapide est impossible puisque lénergie de résonance stockée fait que la membrane continue de vibrer. Ce phénomène est connu et les constructeurs le combattent par lamortissement de la membrane. Le résultat est une amélioration de la fidélité de restitution, mais aussi une diminution du rendement. Lorsquune membrane garnie dun matériau damortissement se déplace davant en arrière, les fibres sentre-frottent. Une partie de lénergie est convertie en chaleur. Si lamplitude diminue, les molécules du matériau damortissement changent et la résonance propre augmente. Les frictions internes produisent également des distorsions. Le renforcement de la membrane permet à la fréquence de résonance de croître, il en résulte à nouveau des variations de hauteur de notes et leffet de la «scie chantante» apparaît. |
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Electrostates
: Les électrostates ont un entraînement régulier
et les magnétostates un entraînement régulier sous certaines
conditions seulement. Lorsquune membrane plate diffuse les ondes sonores
à la verticale par rapport à la surface du saladier, celui-ci
vibrera verticalement par rapport à la surface. Quand la surface
de la membrane se courbe vers le bas, la partie supérieure se tend
obligatoirement, la partie inférieure étant alors refoulée
et inversément. Le matériel de membrane, qui permet une propagation
du son de 3000 millisecondes, peut être réduit à une
valeur de 50 à 100 millisecondes. Cette valeur nest pas constante
du fait que la propagation des ondes a lieu avec des angles changeants.
Lorsque les ondes sonores sont diffusées à la verticale, ces
changements dans la rigidité conduisent à des variations de
fréquence (voir scie chantante). Une structure tridimensionnelle,
dont une dimension est fine et les deux autres épaisses, se comportera
toujours de la façon décrite. Les variations de fréquence
sont inévitables. Haut-parleur électrostatique, membrane très légère à entraînement régulier, fidèle aux impulsions mais ayant aussi sa résonance propre. |
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Haut-parleur magnétostate: membrane relativement lourde à entraînement presque régulier, pas très fidèle aux impulsions et ayant une résonance propre marquée. Rappelons que nous pouvons percevoir les variations de fréquence de 0,06%. Notre capacité dentendre les variations de niveau est nettement moins marquée. Nous pouvons déceler une variation de niveau de 1 dB. Ceci correspond à une différence de puissance de quelque 25%. On prête peu dattention aux propriétés spéciales de louïe, par contre on se soucie toujours de la réponse en fréquence dune enceinte. |
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Heil
Air Motion Transformer Le physicien Oskar Heil a concentré ses études sur la nature. Dans sa recherche sur la construction denceintes, il a prêté une attention particulière à loreille humaine et au comportement des animaux vivant en liberté. Il a ainsi constaté que les animaux pouvaient produire une grande intensité sonore en dépensant un minimum dénergie, les insectes par les ailes, les oiseaux par des volumes dair minimes, etc. La réflexion qui a conduit au principe denceinte A.M.T. Nous prenons une feuille DIN A 4 (env. 616 cm2), la plions au milieu dans le sens de la longueur, ensuite nous plions ces deux moitiés de façon à obtenir un dégagement de 5cm vers lavant. Nous imaginons que les extrémités du haut et du bas soient fermées.Lair ne peut séchapper que par une seule ouverture. Si nous fermons les deux moitiés à lavant, les 770cm3 dair seront pompés par louverture de 140cm2. Une membrane de 140cm2 déplacerait par ce mouvement un volume dair denviron 350cm3. Le rapport de transformation de notre membrane est donc de 1:2,2. Ce rapport se laisse aisément doubler en défaisant le papier à larrière. Les deux moitiés sont mises en parallèle à une distance de 5cm. Louverture à larrière doit maintenant être fermée. Le rapport de transformation est à présent de 1:4,4. Le rapport de transformation utilisé pour lA.M.T est de 1:5,3 |
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1) Membrane
à sa position de repos 2) Lorsque les plis sécartent, lair est aspiré 3. Lorsque les plis se rapprochent, lair est chassé. Le rapport de transformation à la masse est de 1:5,3 |
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Les croquis
montrent le mouvement du diaphragme Heil plié en accordéon
et la courbe sinusoïdale. illustration 1 présente la façon dont les plis sécartent à larrière en aspirant lair, tandis que les plis se rapprochent à lavant en chassant lair. Lillustration 2 montre le procédé inverse. |
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LA.M.T. est constitué par une bande en aluminium torse maintenue en parallèle par une feuille en plastique. Ce corps est inséré dans un champ magnétique et le signal envoyé par la bande en aluminium. En fonctionnement, les plis sécartent ou se rapprochent sous leffet du flux de courant, aspirant ou chassant lair se trouvant dans les espaces vides entres les plis. La masse globale mise en mouvement est inférieure à 1 gramme. De cette façon, la masse mise en mouvement est en proportion optimale avec lair. En dautres termes, nous avons un transformateur pratiquement parfait. | |
MINUS
SIGNAL
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PLUS
SIGNAL
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Precide
SA
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