Tweak HiFi d’une paire de Celestion F1 et F2

Détail de la commande de pièces

Tweak F2

Mise à jour 02/2024

Le projet.

Pour la petite histoire, je me suis mis à la conception d’un home cinéma non pas à base de Celestion mais avec l’optique de fabriquer des colonnes frontales pouvant aussi bien jouer sur un ampli audiophile tout en réduisant les coups (utopie !?).

Après avoir sélectionner les haut-parleurs et conçu le filtre audio passif je ne voulais pas attendre la longue élaboration et fabrication des futures caissons avant de pouvoir tester les premiers rendus sonores. C’est alors que j’ai trouvé une paire de colonne Celestion F2 d’occasion qui pourraient me servir de support pour faire mes tests. En plus des F2 il y avait dans le lot une paire de Celestion F1 type bibliothèque pouvant servir au voies surround.

Avant tout je tests les F2 pour voir ce qu'elles ont dans le ventre, bon je ne m’attendais pas à un miracle avec ce type de produit ni à briser les vitres. Résultat : à première vue sans prétention avec un rendu assez neutre et des basses bien présentes pour des HP de 13 cm. Toutes mes observations sonores sont faites « à l’oreille » en fonction des divers montages calculés, après 3 achats infructueux de mon micro de mesure sur différent sites, j’ai mis de coté le labo de mesure.

Alors que j'étais en phase de réflexion sur les modifications de ces F2, je tombe sur l’annonce d’une paire de colonne Eltax à un prix dérisoire dont les caissons correspondent beaucoup plus à mon projet 3 voies avec un grave et un médium de 16 cm et un tweeter. C’est ainsi que je remise le kit Celestion au fond d'un placard.  

Je les ramène à la maison et surprise elles ne nécessitent qu’une très légère modification pour mon tweeter qui est un peu plus gros. Ni une ni deux je les démonte, vu l’essai audio chez le vendeur, il n’y a rien à en tirer… m’enfin dans l’état. J'y reviendrais peut-être lorsque mon projet sera fini et que je n'aurai que celles-ci a tweaker.

Projet en phase de test et amélioration du filtre

Que faire du kit Celestion ?

Après avoir eu de nombreux système audio en tout genre pour mon PC...

allant même jusqu'à un système audio hybride home cinéma...

j'utilise pour la première fois sur mon PC de vraies enceintes de type HIFI censées avoir une qualité de son suppérieur...

J’écoute principalement de la musique Pop, Rock et Electro et mon côté classique d’ancien violoniste se réveille de temps à autre et je prends plaisir à écouter de bons gros classiques d’où la volonté d’avoir quelque chose qui tienne la route pour les futures colonnes.

Là, je dois admettre ma surprise sur ces F1, d’un aspect visuel classique et bien fini, à l’écoute cela devient vite nauséeux. Des basses bien trop présentes, les médiums étouffés par un oreiller et la disparition totale des hauts aigus perdus dans les limbes de la conception.

Je vous laisse imaginer l'ampleur de ma déception pour ma première paire d'enceinte Hifi sur mon PC comparer à mes vieille JVC de ma chaine midi.

Examinons de plus près les éléments pouvant être la cause de cette infamie audio.

·      Le HP de 10 cm semble de bonne facture avec un blindage magnétique imposant et une bonne vélocité de la membrane, cela laisse présager de bons augures.

·     Le tweeter semble un peu « léger » mais le dôme en soie devrait permettre la restitution d'un son bien soyeux dans les aigus, même s’ils sont étouffés il y a du potentiel.

Coté filtre, à ma grande surprise, il est identique à celui des F2 malgré des woofers de diamètre inférieur. Ils sont en plus équipés de condensateurs chimiques réputés pour leur mauvaise qualité en audio. Une première piste se dessine devant moi, il faut supprimer ces condos chimique et les remplacer par de vrais du monde hifi : bref commencer par un tweak.

Commence alors le tweak.

Le principe du tweak en audio, consiste à remplacer certains composants du filtre par des composants identiques mais de bien meilleure qualité.

Cliquer sur l'image pour visiter le site de test des condensateurs

Premier pas, on remplacera les condensateurs qui ont une très grande importance dans le rendu final. Il y a énormément de modèles spécialisés pour le filtrage audio avec des caractéristiques différentes qui permettent l’orientation musicale que l’on souhaite avoir. Les prix sont aussi très différents selon les modèles et les plus chers ne seront pas forcément les meilleurs pour vos enceintes, tout est relatif puisqu'on peut même voir sur certain site une recommandation pour les condensateurs chimiques jusqu'à une certaine valeur (< 10µF). Personnellement je préfère les éviter le plus possible. Sachez rester raisonnable sinon le coût du filtre pourrait vite dépasser le prix des enceintes.

Ensuite on s’attardera sur les selfs utilisées. De même que pour les condensateurs, ne vous précipitez pas de suite sur des selfs à ruban qui sont hors de prix. Si les selfs semblent de qualité moyenne, il est possible de les remplacer par des modèles de constructeurs éprouvés tout en restant dans des prix raisonnables. Sans vouloir entrer dans le débat entre les selfs à air (sans noyau) et les selfs avec noyau, sachez seulement qu’après des heures de lecture j’en suis arrivé à la conclusion que c’est mon porte-monnaie qui aura le dernier mot. Je privilégie les selfs à air pour les petites valeurs et pour les grosses celles avec un noyau ce qui limite le cuivre qui est la cause du prix élevé.

Remplacement des condensateurs chimiques.

Je trouve, dans mon petit stock, des condensateurs de même valeurs que je m’empresse donc de monter. Le condensateur de 8uF sera remplacé par un de 8.2uF (seul valeur en stock) et au regard des tolérances, la valeur réelle s'approche plus de 8uF que des 8.2uF. Même s'il n'est pas de super qualité il serra tout de même bien meilleur que le chimique.

Je rappel que toutes mes observations sonores sont faites « à l’oreille » . Je ne modifie qu'une seule enceinte, cela me permet d'apprécier le rendu de la modification en switchant de l'enceinte d'origine à l'enceinte modifiée et visse versa grâce à mon boitier maison. Bien sur la source audio est un fichier enregistrer en mono pour ne pas avoir de différence due à la stéréo. Le mini ampli intégré dans mon boitier est relativement neutre et ne modifie pas les timbres.

Le résultat est mitigé, le son est plus soyeux tout en restant neutre et sans âme. Les médiums restent cruellement étouffés et les hauts aigus toujours aussi absent. Je tente donc le remplacement des tweeters par celui des Eltax qui semblent plus « costaud » afin de comparer tout en laissant le filtre tel qu'il est.

Le son est horriblement nasillard, à l'inverse il ne semble n'y avoir que des hauts aigus trop présent avec un son métallique. La membrane à onde double en matière inconnue de type plastique à un rendu bien inférieur au tweeter d’origine avec sa membrane en soie. Je remonte donc le tweeter d’origine en espérant pouvoir en sortir quelques hauts aigus en modifiant le filtre.

Je dois me rendre à l'évidence, si je veux les garder je vais devoir aller plus loin que le simple tweak pour réussir à en sortir quelque chose de correcte, sinon retour aux JVC.

Étude du filtre constructeur.

Nous avons ici un filtre du 2^e ordre a 12dB.

Le filtre semble avoir été calculé en mono pour chaque driver (haut parleur) avec une fréquence de coupure (FC) propre à chacun. Ici plus ou moins 3200 Hz pour le tweeter et à 1900 Hz pour le woofer.

Constat : quelque soit la méthode de calcul, les deux filtres passe haut et passe bas, n’ont pas été calculé de paire. Même les couples de composants série/parallèle ne coïncident pas entre eux. Cela engendre un trou dans la plage des médiums, sans doute pour la "mise en phase", que je vais essayer de corriger en modifiant les valeurs des composants.

Vérification d'un filtre existant retrouvez le fichier et toutes les infos sur le site source : petoindominique.fr

Modification du filtre v2.0

Avec le peu d’expérience que j’ai en filtrage audio, j’opte pour remonter la FC du tweeter vers 4200 Hz en remplaçant le condensateur de 8.2uF par un 4.7uF afin de recentrer les aigus sur le haut. Je remonte aussi la FC du woofer vers 3400 Hz pour qu'il diffuse une plus grande plage des médiums tout en gardant un filtrage passe bas. Je remplace donc la self de 1.5mH par une de 0.47mH.

Je ne remplace que ces deux composants sur chaque filtre car je les ai en stock et que je peux tester immédiatement. Oui oui les puristes me diront que je dois aussi changer la valeur des composants en //… mais je n’en suis pas là, une chose après l’autre. N'ayant pas trouver les caractéristiques précises des drivers, il serait fortuit de trouver une FC idéale. Je compte tester la capacité du tweeter à restituer les hauts aigus qui manquent cruellement et la capacité du woofer à délivrer les médiums oubliés par le filtrage.

Dois-je continuer à investir du temps et du matériel ?

N'est-ce pas que pure perte de temps et d'argent et que la seule solution est de les mettre au placard ?

Seul  quelques tests pourront me dire si je peux envisager de les utiliser.

Arrive le test...

C'est le jour après la nuit ! les hauts aigus brillent et les médiums sont passés de l'ombre à la lumière ! Un changement radical du comportement des enceintes avec enfin un vrai tweeter qui n'est plus là uniquement pour faire beau.

• Les médiums sont plus clairs et augmentent l’effet de présence.
• Les aigus sont un peu trop perçant et laissé ainsi serait désagréables lors d’une écoute prolongée, un ajustement est nécessaire.
• Les graves ont perdu leur côté « trop » présent tout en restant bien défini, net et puissant pour de si petit volume. Quelques décibels on été perdus dans le bas grave mais restons honnête, on a du 10cm pas du 25cm.

Un autre symptôme persiste encore : la puissance de sortie reste bien en dessous des 70W tel qu’annoncé par le constructeur. Comparé aux enceintes JVC de 50W remplacées, les Celestion F1 n'ont vraiment pas de punch sans doute que le 88dB nous montre sa faiblesse.

Amélioration filtre v2.1

Je termine cette première partie de tweak en ajoutant une résistance de 3Ω sur le tweeter, elle aura pour effet d’atténuer les aigus trop criards et d'équilibrer la ligne à 8Ω, puis une autre résistance de 3Ω sur le woofer pour l’équilibrage et un retour plus prêt des 8Ω permettant de soulager mon petit ampli. La self à noyau d'origine est remplacée par une à air Visaton de meilleure qualité tout en restant abordable.

Résultat...

Grâce à l'impédance de 8.5Ω (que je pourrais affiner plus tard), la puissance des enceintes dépasse mes attentes ! Même si les 70W n'y sont pas (à mon avis), c'est largement suffisant pour ce type d'utilisation. La résistance de 3Ω sur le tweeter à permis une légère atténuation des aigus qui ne font plus saigner des oreilles après ¼ d’heure d’écoute.

Quelle différence ! C’est juste impressionnant !

Je ne me lasse pas d’écouter les voix, quel changement ! et la capacité de spatialisation... qui n’existait tout simplement pas avant. Je vais pratiquer quelques heures d'écoute afin de bien évaluer la nécessité ou non d'amélioration du filtre. 

Quelques jours plus tard...

Après avoir écouté plus en détails avec différents type de musiques à différents volumes, les F1 montrent encore quelques faiblesses. C'est décidé, je vais revoir le filtre pour les F1 avec des fréquences définies et des couples de composants correcte.

En attendant... Re-test des F2

J'ai remis en service les F2 afin de préparer la modification du filtre. Grâce à mon petit boîtier switch je peux enfin apprécier la différence entre 2 paires d'enceintes. Surprise, les F2 sont bien meilleures que dans mes souvenirs, même si les médiums sont un peu timides et les haut aigus manque légèrement de pêche, dans l'ensemble le résultat est moins décevant que les F1. Fidèles à ses petites sœurs, les F2 ont les graves bien trop présent et exercent même une pression acoustique désagréable sur les tympans.

Ce filtrage n'est clairement pas aboutit !

L'évolution du filtre pour les F2 sera donc bien plus subtile et de ce fait plus compliqué. On verra plus tard.

Je viens de recevoir les composants pour le filtre v2.2. Vu leurs taille, je ne pourrais pas tout mettre sur une seule plaque, je crois que j'ai vu un peu grand pour les caractéristiques. Au pire ils feront la joie d'un nouveau projet plus fort en puissance, faut vraiment que j'apprenne à miniaturiser. Allez on regarde ça juste avant de les monter dans les F1.

Le montage avec les colonnettes est pour une mise en test, le montage final dans les HP se fera séparé. Dessous on retrouve le filtre grave et dessus le filtre aigus. Ça prend un peu plus de place mais j'arrive à les insérés en les mettant à la verticale, le tout bien enveloppé dans l'isolant phonique comme dans un petit nid douillet.

Alors le résultat ?

J'étais très satisfait du filtre v2.1 qui était tellement mieux que l'original mais en les comparant avec les F2, j'ai pu remarquer que les F1 avaient quelques lacunes dans le spectre. Lacunes que j'ai confirmé après les avoir comparées aussi avec mes premières bibliothèques maison (Vifa 13cm et tweeter 25mm) équipées du filtre v2.2 en montage provisoire.

Premier modèle biblio : Peri Manta

Je n'ai alors monté qu'une seule enceinte F1 avec le filtre v2.2 et testé avec "S.O.S." de Indila enregistré en mono pour comparer l'avant et l'après entre la droite et la gauche. Paris gagné c'est encore mieux ! Je monte le deuxième filtre et je profite de la rédaction de cet article pour continuer à découvrir ce nouveau rendu.

Le filtre v2.2 a permis de corriger la descente dans les graves qui restaient scotcher un peu haut. Ça sonne moins comme de petits caissons sans acoustique. Les graves se posent mieux, c'est bien plus agréable.

La différence la plus significative se situe dans l'augmentation des médiums qui donne encore plus de clarté dans la voix. Je me suis surpris à visualiser les mouvements des lèvres et le bruit de la langues sur le titre "L'âme dans l'eau" de Mylène Farmer, détail que je n'avait pas remarqué malgré les nombreuses écoutes auparavant. Je me précipite alors et lance "I will survive" de Petra Magoni pour confirmer cette sensation au niveau de la voix, il me suffit de fermer les yeux pour me voir transporter dans la salle à quelque mettre de la scène. Un pur instant de magie. Enchainant les "Mistral gagnant" de Renaud, "Shine on you crazy diamond" de Pink Floyd, "Brothers in arms" de Dire Straits, "In the dark" de Owlle, "Skinny love" de Birdy et de quelques autres morceaux qui me servent de références pour les tests d'écoute, aucune défaillance dans le timbre vocal qu'il soit grave ou aigus. C'est vraiment, vraiment beau, j'ai du mal à y croire.

Les aigus eux ne sont plus piquant et leur présence plus soyeuse s'harmonise mieux avec les médiums. On sent de suite qu'il ne devraient pas fatiguer l'oreille. Il me faudra encore quelques heures d'écoute pour pouvoir mieux en juger et surtout voir si ce filtre ne créer pas un voile qui les étoufferait un peu trop.

En effet une amélioration pourrait-être faite sur les aigus pour les fortifier un peu. La diminution de la résistance de 4.7Ω devrait suffire. Ce sera pour plus tard, le résultat actuel est plus qu'honorable.

Conclusion...

Je suis certain que je n'ai pas atteint la quintessence de ces F1. Un autre filtre, qui comblerait le trou entre les fréquences de coupure, avec une autre méthode de calcul pourrait certainement donner un meilleur résultat.  Certains constructeurs utilisent cette méthode pour "mettre en phase" les éléments avec une conception de caisson simpliste mais au détriment de la qualité audio.

Finalement...

Pour un retour vers un rendu plus neutre, j'avais un peu trop forcé sur la douceur du tweeter, je suis reparti sur une solution plus classique. Cela confère à ce modèle compacte une plus grande homogénéité dans les différents styles de musiques.

A vouloir trop chercher la perfection pour l'un, on en dégrade le rendu sur les autres. Ce n'est peut-être pas le meilleur rendu pour ces F1 mais elle y gagnent vraiment en polyvalence dans tous les styles.

Le rendu plus neutre permet une plus grande adaptation selon le type de musique écoutée. Il ne faut pas oublier que l'on choisi son matériel selon son oreille et ce que l'on écoute. Je ne peux que vous conseiller d'écouter avant de choisir, écouter avec vos morceaux et sur le même ampli voir de la même marque.

Il est de fait, par la nature et la qualité de l'enceinte, impossible d'obtenir une qualité sonore digne de constructeurs de renoms, le tweeter montrant vraiment ses limites. Je viens d'acquérir une paire de Focal et la limpidité rendu par le tweeter est tellement supérieur... c'est un autre monde. Le filtre v3.1 restera une bonne fois pour toute sur ces petites F1 qui m'auront beaucoup appris sur la complexité des filtres audio.

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Résumé du tweak des F2

Je pars donc sur une solution en utilisant le calculateur de diyaudioandvideo.com .

• 1er essai sur les F2 avec FC = 3400Hz pas concluant du tout, cela a même empiré

Je vais donc utiliser une FC propre au tweeter et une autre pour le bas-médium. Solution qui a bien fonctionné pour les F1. J'utilise deux fois le calculateur, pour la FC du tweeter je ne prends que les deux composants du filtre aigus puis pour la FC du grave je prends les deux composants du filtre passe bas.

• 2e essai avec une FC = 3060 et 3740Hz. Un peu mieux mais encore moins bien que le filtre d'origine.
• 3e essai cette fois en me rapprochant de la FC supposée d'origine à 2500Hz. Toujours pas terrible mais je me rapproche du filtre d'origine. Je ne fais que corriger mes modifications sans apporter d'améliorations.
• 4e essai en diminuant la FC des basses à 2000Hz. Je retrouve un peu plus de basse en effet mais les médiums et les aigus sont vraiment pas bons.

J'avais envisagé que ce tweak serait plus délicat mais cela devient un vrai casse tête. Je teste avec les composants que j'ai en stock donc je suis limité dans le choix des valeurs de filtrage.

• 5e essai je tente le tout pour le tout en prenant une valeur théorique de 4500Hz. Avec une FC de 4000 et 5000Hz et j'espère retrouver des aigus. Alors comment dire lorsque le résultat est plus que décevant, c'est juste horrible...

Je dois me rendre à l'évidence que ce calculateur ne fonctionne pas dans ce type d'utilisation.

Bon je tente un dernier filtre en utilisant le tableau de calcul de JMRaudio. J'ai malheureusement perdu le lien de l'auteur (désolé) de ce calculateur et si cela vous intéresse je vous mets une copie ici pour le télécharger.

Télécharger « Filtres passifs 1er 2nd 3e ordres.xls »

Je choisis un filtre à 12dB, la valeur actuelle de l'enceinte est de 5.5Ω environ, j'applique donc une correction de 2.2Ω pour me rapprocher des 8Ω.

Je veux principalement que le bas-médium restitue des médiums chaleureux et le tweeter des aigus clairs.

Je détermine donc une FC de 3250Hz pour le bas-médium et de 4250Hz pour le tweeter le tout réalisable avec de bons composants série. Pour les composants en parallèle, il ne seront pas d'aussi bonne qualité mais je pense que c'est moins grave.

• 6e essai avant de tout remiser.... enfin un miracle !!!.... je retrouve la même sensation qu'avec les F1.... les médiums et les aigus sont vivants ! et les basses... c'est bon un 13cm par rapport à un 10cm

J'appelle ma femme et je lui fait passer le test audio de comparaison avant/après sans lui dire quelle est le filtre que j'ai modifié. "Je préfère celle là" dit-elle en désignant l'enceinte tweakée, "l'autre est plus étouffée". Mes efforts n'ont pas été vains, j'ai réussi à améliorer ces F2 et avoir une écoute plus agréable.

Je ne vous cache pas que ces F2 ont failli avoir raison de ma patience. Je vais profiter de ce filtre ci-dessous pour remettre les F2 en surround dans le salon et faire une pause de tweak pour le moment.

Retour sur un tweak du passé... déjà 2 ans !

Si vous avez parcourus les autres articles vous aurez remarquez que ces F2 ont eu d'autres vies après. En effet, si le filtrage n'est vraiment pas adapté, les tweeters ne sont vraiment pas à la hauteur non plus et je ne peux que vous conseiller de les remplacer. Les bas-médium ne sont pas trop mauvais dans l'ensemble mais leur manque de rendement se fait sentir dès qu'on les associes en configuration home cinéma. Pour vous dire les F2 ne sont pas restées longtemps en surround et très vite mes petites Peri Manta ont retrouvées leur place.

Pour une utilisation stéréo dans une pièce de moins de 20m² ces F2 avec un filtre revisité vous ravira, avec de nouveaux tweeters vous surprendra jusqu'à un autre modèle qui vous sublimera.

 Filtre pour les F2

 Ce que l'on ne voit pas :

• la résistance de 2.2Ω 5W sur l'entrée de ligne du tweeter
• une résistance de 2.2Ω 7w sur la ligne + commune (basse + tweeter)

L'enceinte retrouve un 8Ω (magiquement) parfait pour mon ampli HC.

Détail des composants du filtre v2.2 des F1

On ajoutera 2€ pour les 4 x PCB de test.

Attention, ici nous avons la config pour un modèle de filtre,

il m'a fallu tester plusieurs version avec divers composants pour en arrivé à celui-ci,

pensez que vous pouvez en avoir pour 2 à 3 fois ce montant en composants pour vos tests.

Astuces : pour un montage de précision prendre des valeurs de selfs toujours supérieures. Il est facile d'ajuster leurs valeurs en retirant quelques spires. (ici j'ai gardé les valeurs de 0.22 et 0.27 sur ce genre d'enceinte la différence serait vraiment infime)

Remerciement pour le site de petoindominique très complet, une source de connaissances qui est ma référence pour mes travaux. Merci aussi à diyaudioandvideo qui propose beaucoup d'outils de calculs simple à utiliser parfait pour les néophytes qui veulent aller plus loin que le simple tweak.

Long est le chemin qui mène à la connaissance, de patience tu devras faire preuve.

Mise à jour le 02/2024

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