Les fondamentaux de la Hi-Fi : qu'est-ce qu'un woofer ?

Qu'est-ce qu'un woofer 

Depuis le développement des premières enceintes à plusieurs haut-parleurs, les fréquences sont réparties entre un haut-parleur d'aigus (le tweeter) et les fréquences médiums/graves (le woofer) dans les conceptions deux voies simples.  

Dans les conceptions plus complexes, un haut-parleur médium peut s'ajouter, laissant au woofer le soin de reproduire les fréquences graves, dans une plage d'environ 40–500 Hz. Mais même dans cette configuration, le woofer doit couvrir une plage de fréquences assez large afin de pouvoir ‘monter’ et s'intégrer au haut-parleur médium.

Et bien sûr, dans les enceintes deux voies, le woofer doit étendre encore davantage sa réponse dans les hautes fréquences afin de ‘rejoindre’ le tweeter, tout en descendant jusqu'aux limites basses de l'enceinte. C'est là qu'intervient un subwoofer... 

Positionnement du woofer

Dans une enceinte classique, le woofer est placé dans la partie inférieure de la face avant. Ce positionnement n'est pas arbitraire : c'est un choix réfléchi qui favorise à la fois les performances acoustiques et l'architecture de l'enceinte.

• Répartition des basses: Les ondes sonores de basse fréquence sont naturellement moins directionnelles que celles des hautes fréquences. C'est pourquoi le woofer est généralement placé plus bas dans l'enceinte, tandis que le tweeter est placé en haut, aussi près que possible de la hauteur d'écoute, pour une précision, un niveau de détail et une cohérence spatiale optimaux.

• Synergie avec l'enceinte: La partie inférieure de l'enceinte offre souvent le plus d'espace et de stabilité pour accueillir le woofer de plus grande taille. Les concepteurs peuvent exploiter ce volume interne supplémentaire pour permettre au woofer d'interagir plus efficacement avec l'accord de l'enceinte, optimisant ainsi la circulation de l'air, le contrôle des résonances et la gestion de la pression.

Qu'est-ce qu'un subwoofer 

Un subwoofer ne remplace aucune fonction du woofer de vos enceintes, mais il se spécialise dans les graves profonds, à partir d'environ 100–120 Hz et en dessous. Ajouter un subwoofer à votre installation soulage vos enceintes principales lorsqu'il s'agit de restituer des graves vraiment profonds, ceux que l'on ressent autant qu'on les entend. Cela permet aussi souvent d'utiliser votre installation à un volume plus faible sans perdre cette sensation de poids et de substance.

Les subwoofers présentent plusieurs avantages par rapport au(x) woofer(s) intégrés à vos enceintes principales : 

•  La plupart des subwoofers disposent d'une entrée de niveau ligne, permettant une connexion à tout amplificateur ou préamplificateur doté d'une sortie subwoofer dédiée, qu'il s'agisse d'un signal stéréo ou d'un signal mono sommé, ou via une paire de sorties préamplifiées. Certains subwoofers proposent une entrée ‘haut niveau’ (ou niveau haut-parleur), qui permet de les connecter en parallèle avec les enceintes principales de votre système.

• Les haut-parleurs de graves dédiés des subwoofers sont généralement plus grands que ceux équipant même les plus grandes enceintes stéréo. Ils sont donc parfaitement adaptés pour déplacer les grandes quantités d'air nécessaires à la production des longues longueurs d'onde des très basses fréquences.

• La plupart des subwoofers modernes sont de conception active, ce qui signifie qu'ils intègrent leur propre amplification haute puissance et un filtre passe-bas à l'entrée. Ainsi, seules les fréquences graves qu'ils sont conçus pour reproduire sont envoyées à travers l'amplification vers le ou les haut-parleurs. Le filtre peut être réglé afin d'adapter l'atténuation des hautes fréquences du subwoofer à la limite basse de la réponse en fréquence des enceintes principales.

Les principales différences entre woofers et subwoofers 

Plage de fréquences et restitution sonore 

Comme nous l'avons déjà vu, les fonctions des woofers et des subwoofers sont assez différentes : tous deux produisent des graves, et dans certaines des plus grandes enceintes, les woofers passifs conventionnels peuvent descendre jusqu'aux basses fréquences reproduites par certains subwoofers dédiés. 

Cependant, comme leur nom l'indique, les subwoofers sont conçus pour prendre le relais là où la plupart des woofers ne disposent plus d'énergie dans les basses fréquences, tout en bas de la plage audible. On parle parfois de ‘la dernière octave’. Mais ils ne sont pas réservés aux amateurs d'orgue d'église ou aux effets de canon dans l'Ouverture 1812 : cette extension dans le grave peut profondément enrichir le plaisir d'écoute d'un large éventail de musiques, et pas uniquement les contenus riches en basses. 

Conception et construction 

Alors que les woofers utilisés dans les enceintes stéréo principales sont conçus en vue de leur intégration avec les autres haut-parleurs, la tâche d'un subwoofer est un peu plus simple. Il s'agit de déplacer rapidement et précisément une grande quantité d'air, nécessaire à ces fréquences vraiment basses. 

Ainsi, même si une grande enceinte colonne peut intégrer plusieurs woofers d'environ 8 pouces de diamètre, les subwoofers vont encore plus loin avec des haut-parleurs de 12, 16, 32 pouces et même davantage, en particulier les modèles conçus pour restituer le canal d'effets basse fréquence (LFE) dans les grands systèmes home cinéma. Vous pouvez même trouver sur le marché un subwoofer de 100 pouces, si vous avez la place ! 

Les exigences relatives à la membrane d'un haut-parleur pour ces applications sont les mêmes qu'ailleurs dans un système d'enceintes : rigidité et rapidité, avec aussi peu de distorsion que possible. Mais grâce à la puissante amplification intégrée à un subwoofer actif et à une plage de fréquences limitée électroniquement, une légèreté absolue n'est pas aussi prioritaire que pour les haut-parleurs d'enceintes passives. C'est pourquoi les subwoofers peuvent utiliser des membranes allant du papier/pulpe à des matériaux plus exotiques tels que l'aluminium, voire des tissages légers ultra-rigides comme le Kevlar. 

Pour déplacer des volumes d'air suffisants, les systèmes de suspension à longue excursion sont courants dans les subwoofers. Il n'est pas rare non plus que certaines conceptions utilisent plusieurs haut-parleurs ou radiateurs passifs de graves conçus pour amplifier l'effet du haut-parleur. Après tout, ces très basses fréquences sont bien moins directionnelles que les médiums et les aigus. Un subwoofer vise donc davantage à mettre en mouvement l'air de la pièce d'écoute, laissant les enceintes principales restituer toute la finesse des détails spatiaux. 

Avez-vous besoin d'un subwoofer ? Et deux sont-ils préférables à un seul ? 

Dans les petites pièces d'écoute, vous pourriez estimer qu'une paire d'enceintes compactes délivre toutes les basses dont vous avez besoin. À l'inverse, dans les grands espaces, de grandes enceintes à plusieurs haut-parleurs, peut-être dotées de plusieurs unités de graves dédiées alimentées par une amplification puissante, seront tout à fait capables de produire un son ample et crédible. Et bien sûr, vous économiserez le coût d'achat d'un subwoofer dédié. 

Cependant, dans bien des cas, vous constaterez peut-être que vous devez utiliser le système à un niveau assez élevé pour obtenir une impression d'ampleur et de poids satisfaisante, que vous écoutiez du rock ou un orchestre symphonique au complet. Si les concepteurs d'enceintes cherchent à offrir une tonalité homogène à différents niveaux de volume, comme l'a dit un célèbre ingénieur de Starfleet : « On ne peut pas changer les lois de la physique. » Scotty ne parlait pas d'enceintes, mais le principe reste le même : pour obtenir des graves convaincants, il faut déplacer beaucoup d'air. C'est pourquoi, en Hi-Fi, plus fort signifie presque toujours plus grand.

Paradoxalement, l'ajout d'un subwoofer à un système Hi-Fi permet de l'utiliser à un niveau plus faible sans perdre ce poids dans le grave : ajouter un système de basses dédié, contrôlé par son électronique embarquée, ne consiste pas seulement à apporter davantage de poids et de volume, mais plutôt à affiner les performances dans les basses fréquences de votre installation. 

De plus, dans certaines pièces, deux subwoofers compacts peuvent produire un grave meilleur et plus facile à contrôler qu'un modèle unique beaucoup plus grand. Ils offrent également l'avantage d'être plus faciles à dissimuler pour une apparence épurée. Après tout, les graves profonds ne sont pas directionnels.

Comparer les woofers et les subwoofers

Voici un bref récapitulatif de ce que nous avons vu...

Réponse en fréquence typique 

• Woofer : ~40–500 Hz (la fréquence supérieure peut s'étendre davantage avec des haut-parleurs médium/grave dans une conception deux voies) 

• Subwoofer : 20–100 Hz 

Taille typique 

• Woofer : 4 pouces / 10 cm à 8 pouces / 20 cm 

• Subwoofer : Jusqu'à 20 pouces / 50 cm

Conception 

• Woofer : Partie intégrante d'une configuration à plusieurs haut-parleurs dans l'enceinte principale 

• Subwoofer : Conception autonome, généralement active