Limitations dues à la directivité
Enceintes aux hautes fréquences

Les enceintes ne posent généralement pas de problème particulier aux fréquences correspondant à la partie médium du spectre. En dehors des problèmes spécifiques dus à la restitution des très basses fréquences, les enceintes présentent d’importantes limitations du côté des fréquences élevées. Ces limitations sont principalement dues à deux causes :

• l’hyperdirectivité induite par le rayonnement des surfaces vibrantes ;

• la diffraction qui apparaît dès que la longueur d’onde tombe au-dessous d’une certaine valeur.

Lorsqu’une enceinte devient directive, les ondes rayonnées ne se propagent plus avec des fronts d’onde sphériques. On observe généralement un lobe principal de plus en plus étroit complété par des lobes secondaires très directifs (faisceaux). La présence de ces lobes secondaires entraîne une distorsion de fréquence qui se traduit par une altération des timbres. Cet effet apparaît à une fréquence d’autant plus basse que le diamètre du haut-parleur est plus grand.

La seule solution pour limiter cet effet sans nuire au rayonnement des basses fréquences consiste à confier la restitution des différentes composantes du spectre à des haut-parleurs de tailles différentes. C’est le principe de l’enceinte à deux ou trois voies qui nécessite une optimisation importante du choix des fréquences de raccord et des filtres appropriés.

La diffraction est l’ensemble des phénomènes de réémission d’un élément soumis à une onde incidente. À ce titre, elle s’applique particulièrement aux enceintes où elle se manifeste sous plusieurs formes :

• réémission de toutes les faces de l’enceinte (particulièrement la face avant) excitées par les vibrations des haut-parleurs ;

• modification du rayonnement du haut-parleur sous l’effet des ondes émises par les autres éléments constitutifs de l’enceinte : autre haut-parleur, évent, surface vibrante, etc. ;

• réémission par les arêtes de la face avant des ondes rasantes émises par les sources.

De ces trois formes de réémission, seule la première est facilement contrôlable par le choix du matériau, de son épaisseur, de sa raideur et de son amortissement. Les autres formes sont liées à des phénomènes physiques inévitables et ne peuvent être réduites que par des dispositions particulières.

La réémission par les haut-parleurs peut être évaluée à partir de l’impédance mutuelle de rayonnement qui dépend essentiellement de la fréquence et de la distance intersource.

La réémission par les arêtes est de loin la plus perturbatrice. C’est aussi la plus complexe à analyser et il est aujourd’hui encore difficile de développer les modèles mathématiques à la fois simples et précis permettant de maîtriser et de compenser les effets négatifs de la diffraction.