Théorie électrostatique (ESL)

Pourquoi s'embêter? Certaines personnes (et la plupart des fabricants d'enceintes) se demandent pourquoi quiconque voudrait fabriquer des enceintes électrostatiques alors que les enceintes conventionnelles sont tellement plus faciles à concevoir et à construire. Ce serait une question idiote si des orateurs dynamiques ordinaires ont tous mal performé, mais ce n’est guère le cas. Pour les applications, la technologie électrostatique actuelle ne supporte pas bien (les subwoofers, pour prendre un exemple extrême), même nous utilisons d'autres approches. Les cônes et les dômes ont toujours leur place.

Dans la mesure du possible, cependant, nous allons électrostatiques. C'est une race spéciale de haut-parleurs, capable d'une reproduction extraordinaire, d'un réalisme irrésistible. À certains égards cruciaux, de bonnes enceintes électrostatiques sont tout simplement meilleures que tout ce qui est disponible. Écoutez les électrostats MartinLogan, correctement installés dans un bon environnement, et la différence sera immédiatement apparente - aucune explication requise.

Mais pour ceux qui voudraient comprendre aussi bien que l'expérience, voici l'histoire. Comment fonctionnent les haut-parleurs électrostatiques et quels sont les avantages? Tout aussi important, quels sont les problèmes et qu'a fait MartinLogan pour les surmonter? Vous saurez alors pourquoi nous avons eu un tel succès avec ces merveilleux orateurs, alors que presque personne d’autre n’essaye même.

Comment fonctionnent les haut-parleurs électrostatiques

Un transducteur électrostatique a trois composants de base - stators, diaphragme et espaceurs - assemblés en sandwich. Le diaphragme est un film plastique ultraléger, imprégné d’un matériau électriquement conducteur et tendu entre les deux stators, qui sont des tôles d’acier perforées revêtues d’un isolant. Lorsque le haut-parleur est en fonctionnement, le diaphragme est chargé à une tension positive fixe par une alimentation haute tension, créant un champ électrostatique puissant autour de celle-ci. (Si vous vous demandez pourquoi les haut-parleurs électrostatiques ont des cordons d'alimentation, vous pouvez en trouver la raison).

Les stators, quant à eux, sont connectés à l'amplificateur du système audio via un transformateur élévateur. Il convertit la sortie de l'amplificateur en une paire de signaux haute tension d'égale puissance mais de polarité opposée. Ainsi, à mesure que la charge sur un stator devient de plus en plus positive, la charge sur l’autre devient de plus en plus négative du même montant. Comme les charges se repoussent et que les charges opposées s’attirent, la charge positive du diaphragme le forcera à avancer ou à reculer en fonction des charges du stator. Par exemple, lorsque la charge du stator avant est négative et que celle du dos est positive, le diaphragme sera tiré de l'avant et poussé de l'arrière et par conséquent, il avancera. Plus les charges sur les stators sont fortes, plus le déplacement du diaphragme est important. C'est ainsi qu'un transducteur électrostatique traduit un signal audio électrique en mouvement de diaphragme afin de produire des ondes sonores dans la pièce.

Pour aider à rigidifier le panneau (il est très important que seul le diaphragme bouge) et pour éviter que le diaphragme ne vienne jamais trop près d'un stator, des bandes non conductrices appelées entretoises sont placées dans le sens de la largeur, à intervalles réguliers le long de la longueur de chaque stator.

Avantages électrostatiques ...

Les haut-parleurs d'une haut-parleur classique ont des diaphragmes attachés à des bobines de fil, appelées bobines vocales. Le courant d'un amplificateur circule dans ces bobines, créant un champ électromagnétique fluctuant qui interagit avec le champ d'un aimant permanent fixe pour provoquer un mouvement du diaphragme et donc un son. La bobine mobile se fixe à la périphérie d'un dôme ou au sommet d'un cône, ce qui signifie que seule une petite partie du diaphragme est réellement entraînée; le reste doit suivre. Si le diaphragme n'est pas parfaitement rigide, il aura tendance à fléchir et à résonner à certaines fréquences, provoquant une distorsion et une réponse inégale. Cependant, les diaphragmes de tweeter, en particulier, doivent être légers pour permettre une efficacité adéquate et une extension à haute fréquence. Répondre à ces deux exigences théoriques simultanément est presque impossible avec des matériaux réels.

Un diaphragme électrostatique, quant à lui, est entraîné uniformément sur toute sa surface, il n’a donc pas besoin d’être rigide, il peut être rendu aussi léger que possible. (Le diaphragme d'un électrostat MartinLogan est en réalité plus léger que l'air qu'il déplace.) Cela, combiné au mode de fonctionnement push-pull qui annule la distorsion du transducteur, permet au diaphragme de tracer les détails sonores les plus délicats avec une précision absolue. Cela signifie également que le transducteur peut fonctionner sur une plage de fréquences exceptionnellement large sans passer par un autre pilote. Les interférences acoustiques entre les conducteurs et le déphasage introduit par les filtres de croisement provoquent des irrégularités dans la réponse en fréquence qui perturbent particulièrement les médiums ou les aigus plus bas, là où les croisements se situent généralement dans des haut-parleurs classiques.

Dispersion contrôlée. Un autre attribut clé d'un haut-parleur électrostatique est son diagramme de rayonnement naturellement dipolaire. Un vrai transducteur dipôle rayonne avec une intensité égale à l'avant et à l'arrière de son diaphragme, mais les sorties sont en opposition de phase. En conséquence, les ondes sonores qui ondulent vers les côtés se rejoignent au bord du haut-parleur et s’annulent. Cela et la taille relativement grande d'un panneau électrostatique typique entraînent une sortie très basse par rapport à celle d'un haut-parleur classique, ce qui minimise les réflexions sur les parois latérales qui tendent à brouiller les détails sonores et l'image stéréo. Alors que la réduction de la sortie sur les côtés contribue à la clarté étonnante pour laquelle les électrostats sont vénérés, l’énergie réfléchie par le mur derrière le haut-parleur ouvre et approfondit le son.

... et défis

Alors pourquoi le monde est-il renversé? Pourquoi toutes les entreprises de haut-parleurs ne font-elles pas de l'électrostatique? Considérez cette liste de problèmes auxquels un concepteur d'enceintes électrostatiques doit faire face:

Dynamique. Fabriquer un transducteur électrostatique avec l'efficacité et la capacité de sortie considérées comme allant de soi dans les circuits d'attaque électromagnétiques conventionnels nécessite des champs électrostatiques très intenses. Cela signifie que les stators et le diaphragme très rapprochés doivent être chargés à des milliers de volts. Plus les éléments opposés, chargés de manière opposée, sont rapprochés les uns des autres et plus les charges sont lourdes, plus le risque de décharge électrique pyrotechnique est élevé. Un tel arc électrique entre le diaphragme et le stator peut sérieusement endommager le haut-parleur et l'amplificateur le pilotant. Malheureusement, le diaphragme se rapproche le plus d'un stator exactement au moment où la différence de charge entre eux (et entre les deux stators eux-mêmes) est maximale - lorsqu'un signal fort atteint son maximum!

Basse. Aux basses fréquences, lorsque les longueurs d’onde deviennent grandes par rapport à la largeur du panneau, les signaux déphasés provenant des côtés opposés du diaphragme ont tendance à s’enrouler et à s’annuler. Ainsi, à l'instar de tous les vrais haut-parleurs dipolaires (à ne pas confondre avec le quasi-dipôle ambiophonique à conducteur conventionnel), l'électrostatique est sujet à des basses faibles. L'augmentation de la taille du panneau facilite cette tâche, ainsi que le problème de rendement / efficacité évoqué ci-dessus, mais il existe une limite pratique.

Treble dispersion. Le revers d'une pièce de la taille d'un panneau: lorsqu'un son a une longueur d'onde petite par rapport à la taille du diaphragme du haut-parleur qui le reproduit, il a tendance à émettre un angle étroit plutôt qu'à se disperser largement dans la pièce. Un tel "faisceau" haute fréquence produit un très petit point d’attention où l’auditeur peut s'asseoir et entendre le bon équilibre tonal, et offre souvent une qualité de son sèche et stérile. Étant donné que toutes les autres considérations poussent l'électrostatique dans la direction de panneaux plus grands, les faisceaux de trois émetteurs constituent un grave problème.

Eh, peut-être devrions-nous simplement jeter des cônes et des dômes dans une boîte et appeler un jour.

Triomphe de la technologie

Eh bien, non, nous ne l'avons jamais fait et nous n'allons pas commencer maintenant, car les haut-parleurs électrostatiques MartinLogan ne souffrent pas des problèmes décrits ci-dessus. Non pas parce que nous sommes des sorciers, mais parce que nous nous soucions suffisamment des qualités qui rendent les haut-parleurs électrostatiques si intéressants pour travailler très fort pour surmonter les divers obstacles. Nous allons juste atteindre les points forts ici; plus de détails sont disponibles dans les descriptions de produits individuels.

Revêtements de haute technologie et stators MicroPerf. Bénéficiant de nos revêtements de membrane sophistiqués et de leur isolant de stator aérospatial perfectionné, les panneaux MartinLogan peuvent supporter des charges exceptionnellement fortes sans formation d'arc. De plus, les stators MicroPerf de nos nouveaux transducteurs XStat augmentent considérablement la surface exposée du diaphragme (sans compromettre la rigidité du stator), ce qui leur permet de fournir la dynamique et l’extension basse fréquence des panneaux traditionnels deux fois plus grandes.

Conception hybride Bien que nos technologies de panneau leur permettent de fonctionner à des fréquences plus basses que tout autre chose qu'un électrostatique classique extrêmement grand, ils ne peuvent pas reproduire les graves profonds aussi efficacement qu'un haut-parleur conventionnel de taille similaire. Notre solution consiste à reproduire les fréquences les plus basses avec un woofer dynamique de très haute qualité. Cela a toujours été une proposition délicate, étant donné que les technologies de transducteur et les diagrammes de rayonnement des deux éléments d’un haut-parleur électrostatique hybride sont si différents. (Un woofer dynamique émet des effets omnidirectionnels, alors qu'un panneau électrostatique, un dipôle, émet un motif représentant environ le chiffre 8.) En outre, d'autres sociétés qui ont fabriqué de tels hybrides ont souvent présenté un complexe Napoléon, accentuant trop le résultat du woofer dans un effort apparent pour prouver la virilité de son haut-parleur. Cette stratégie peu judicieuse a pour résultat inévitablement une basse épaisse et turgescente qui masque les détails des médiums, effaçant ainsi l'une des principales raisons de la construction d'un haut-parleur électrostatique. Nous ne faisons pas ça. Au lieu de cela, nos enceintes intègrent des woofers extrêmement hautes performances, traversés par des panneaux électrostatiques, via des réseaux soigneusement calculés et calculés avec précision, composés de composants de haute qualité. Les basses fréquences de croisement, les croisements optimisés en phase et en amplitude et les woofers à amortissement critique assurent une transition en douceur entre les deux types de pilotes, offrant ainsi des enceintes offrant le meilleur des deux mondes.

Panneaux Source Ligne Curviligne. Les panneaux électrostatiques CLS de MartinLogan constituent une solution élégante au problème de la plage de dispersion horizontale privilégiée par un conducteur ayant une grande surface de membrane. Notre technique brevetée de collage sous vide, nos adhésifs pour l'aérospatiale et nos méthodes de construction sophistiquées nous permettent de construire des panneaux présentant une courbure horizontale optimale, sans toutefois compromettre les performances, la qualité sonore ou l'intégrité structurelle. Dans le même temps, les panneaux CLS conservent une dispersion verticale relativement limitée, ce qui minimise les réflexions indésirables des sols et des plafonds. Et ils le font naturellement, sans recourir à des astuces telles que les tableaux à pilotes multiples ou aux cornes, qui créent d’autres problèmes qui leur sont propres.

Nous ne prétendons pas que les haut-parleurs MartinLogan sont parfaits, mais seulement qu'ils sont plus proches de la perfection que tous les autres. Et nous travaillons constamment pour les améliorer. La preuve de l'ingénierie est à l'écoute. Nous vous encourageons à auditionner notre travail; Nous pensons que vous y trouverez une expérience spéciale et enrichissante.