Compression de puissance, et pourquoi les haut-parleurs changent de son en chauffant
Résumé. La température de la bobine mobile augmente avec le niveau de pilotage, la résistance augmente avec la température, et la sensibilité diminue avec la résistance. Il en résulte un haut-parleur dont l'équilibre tonal en conditions de concert n'est pas celui qui a été réglé lors de la balance. Cette note quantifie le mécanisme et décrit l'approche de compensation derrière DynaControl.
Le mécanisme
Un haut-parleur électrodynamique convertit la majeure partie de sa puissance d'entrée en chaleur, et non en son. Le rendement typique d'un haut-parleur professionnel à cône est de quelques pour cent ; le reste chauffe la bobine mobile et, plus lentement, l'ensemble magnétique. La résistivité du cuivre augmente d'environ 0,39 pour cent par kelvin, de sorte qu'une bobine qui passe de 20 à 200 degrés Celsius voit sa résistance continue augmenter d'environ 70 pour cent.
La sensibilité suit la résistance. L'amplificateur maintenant la tension, le courant traversant une bobine plus chaude diminue, la force diminue avec lui, et la sortie acoustique diminue proportionnellement. Une augmentation de résistance de 70 pour cent coûte environ 2,3 dB de niveau dans la bande concernée. Comme chaque voie d'un système multivoies chauffe à son propre rythme, la perte n'est pas uniforme sur le spectre : l'équilibre entre graves, médiums et aigus se déplace avec le contenu du programme et le temps.
Pourquoi c'est important en concert
Un système est réglé lors de la balance, aux niveaux de la balance, avec des bobines froides. Deux heures après le début du spectacle, les bobines des graves d'un système fortement sollicité fonctionnent beaucoup plus chaudes que les moteurs de compression, et la réponse que le public entend n'est plus celle que l'ingénieur a approuvée. L'effet est suffisamment progressif pour que les opérateurs compensent à l'oreille, généralement en poussant le niveau plus fort, ce qui chauffe encore plus les bobines.
L'approche DynaControl
DynaControl exécute un modèle thermique de chaque bobine mobile dans le DSP du système, piloté par le signal réellement délivré à chaque voie. À partir de la géométrie de la bobine, de la masse thermique et des constantes de dissipation, le modèle estime la température en continu, la convertit en variation de sensibilité prédite par bande, et applique l'inverse comme correction de gain à action lente. L'excursion est modélisée en parallèle, de sorte que la correction ne pousse jamais une bobine au-delà de ses limites mécaniques pour gagner du niveau.
L'intention est précise et spécifique : maintenir l'équilibre réglé pendant que le système chauffe. La correction consomme de la marge d'amplificateur plutôt que de créer de la sortie, donc DynaControl n'augmente pas le niveau maximal d'un système ; il maintient le système qui sonne comme lui-même à mesure que ce maximum est approché.