Lors du dernier Festival Son et Image des 8 et 9 octobre, la marque japonaise Clarion, spécialisée dans les autoradios et les systèmes de navigation de haut de gamme, avait installé un véhicule de démonstration devant l'entrée de l’Hôtel Novotel Paris Tour Eiffel où s'étaient donné rendez-vous tous les mordus de son et d'image de France, de Navarre, et d'ailleurs, afin de faire découvrir le système Clarion Full Digital Sound.
Certes, la présentation de ce système au sein d'un véhicule dénotait quelque peu avec les habitudes des visiteurs de ce salon, mais c'est pour cet usage que ce système a été conçu et cela n'a pas empêché de très nombreux amateurs de prendre place à bord pour assister à une démonstration du système Clarion Full Digital Sound !
A noter que ce système Clarion a obtenu le Prix Eisa European In-Car Innovation 2016-2017 décerné par des journalistes de la presse européenne spécialisée.
Avant-propos : les amplificateurs tout numérique
L'évolution des techniques numériques et des circuits intégrés adaptés à celles-ci a conduit petit à petit à se trouver en présence de systèmes Hi-Fi utilisant des amplificateurs tout numérique (FDA ou Full Digital Amplifier en anglais) où seuls deux éléments subsistaient pour assurer l'interface avec nos oreilles, c'est-à-dire le monde analogique, les étages de filtrage de sorties de l'amplification et les enceintes acoustiques.
Ces amplificateurs tout numérique (dont nous avons eu l'occasion de réaliser des bancs d'essai) exploitent directement les signaux audio numérique et sont pour ce (à de rares exceptions près) uniquement munis d'entrées numériques, USB et S/PDIF.
Les puces d'amplification dont ils sont équipés sont des modèles à découpage, aussi appelés amplificateurs numériques, et qui reçoivent directement, ou via une puce d'interface, les signaux audio numérique en provenance des entrées. Ces amplificateurs à découpage sortent des signaux dits PWM (Pulse Width Modulation ou Modulation de Largeur d'Impulsion, MLI en français) qui ressemblent plus ou moins à des signaux numériques mais dont l'amplitude dépend de l'alimentation des étages de découpage et peut être élevée.
Mais comme ces amplificateurs tout numérique doivent pouvoir fonctionner avec n'importe quelles enceintes acoustiques traditionnelles, il est impératif que les signaux disponibles sur leurs borniers soient à l'image analogique des sons codés dans les fichiers audio numérique.
On trouve donc après les sorties des puces d'amplification à découpage des cellules de filtrage composées de selfs et de condensateurs qui vont se charger de donner aux signaux MLI une forme analogique compréhensible par les haut-parleurs des enceintes, et donc audible, ce qu'illustre le visuel ci-après.
Tout ceci pour en arriver maintenant au système Clarion Full Digital Sound qui franchit une étape supplémentaire, qui devrait être, en toute logique, la dernière car nous verrons qu'il ne semble plus possible d'aller au-delà de ce que propose Clarion.
Le principe du système Clarion Full Digital Sound
De tout ce qui précède on peut facilement deviner que cette étape consiste à interfacer directement les haut-parleurs avec l'amplificateur à découpage.
Sur le visuel ci-dessous on peut voir le synoptique d'un système classique utilisant un DAC et un amplificateur analogique comparé au système Clarion Full Digital dont le cœur entièrement numérique attaque effectivement directement un haut-parleur avec des trains de uns et de zéros.
On peut remarquer que le cœur numérique du Clarion Full Digital Sound intègre un Multi Class-D driver, c'est-à-dire plusieurs amplificateurs à découpage, à savoir six puisque l'on peut aussi voir six trains de signaux numériques, ou plus exactement PWM, allant vers le haut-parleur.
Le système Full Digital Sound utilise la technologie Dnote de Trigence Semiconductor dont on peut voir le principe sur le visuel ci-dessous.
Le processus Trigence Dnote utilise un processeur de signal et des étages d'amplification à découpage alimentés au maximum en +5V. Ceux-ci vont driver les multiples bobines d'un haut-parleur spécialement conçu, ceci afin de procurer du niveau sonore sans avoir recours à une alimentation élevée et en consommant trois fois moins de puissance qu'un système conventionnel.
Ce sont également ces bobines qui vont filtrer les signaux PWM afin que ceux-ci soient émis par le haut-parleur. On peut voir ci-dessous des dessins techniques de l'un des haut-parleurs Z7 du système Full Digital Sound de Clarion, qui utilise six bobines, chacune d'elles recevant très probablement une bande de fréquences limitée, la totalité de la bande passante dédiée au haut-parleur étant répartie sur les six bobines.
Le module de commande de ces six bobines, développé par Clarion selon le principe de Trigence Technologies est intégré directement dans le châssis du haut-parleur dont on peut voir ci-dessous l'éclaté avec quelques traductions approximatives (prise de phase : pièce de phase, grille et membrane : grille protège-membrane, étoile : spider, emballage étanche...).
La composition du système Clarion Full Digital Sound.
Ci-dessous, une vue compète du système Clarion Full Digital Sound.
Ce système comporte :
• Un processeur audio Z3 livré avec son module de commande Z3 et deux tweeter numériques.
• Deux haut-parleurs numériques Z7 destinés à la reproduction des fréquences médiales et qui seront montés dans les portières avant du véhicule.
• Un haut-parleur de grave numérique Z25W qui sera normalement installé dans le coffre du véhicule dans une enceinte appropriée.
Le processeur audio Z3 est le système nerveux central du système Clarion Full Digital Sound et c'est lui qui va accueillir toutes les entrées et sorties et gérer toutes les opérations, dont la répartition des fréquences sur les divers haut-parleurs.
Sur l'une de ses faces on trouve le bornier pour brancher le câble d'alimentation électrique (en bas à gauche sur le visuel ci-dessus), puis la borne d'entrée USB sur un connecteur de type mini-DIN pour lequel sont fournis deux cordons spéciaux, le connecteur du module de commande, deux entrées S/PDIF (coaxiale et optique), deux entrées Cinch Pre In et un connecteur pour raccorder les sorties haut-parleurs d'un auto-radio.
Les sorties occupent logiquement l'autre face (visuel ci-dessus), avec, le plus à gauche, le connecteur pour brancher les tweeters, puis celui pour les haut-parleurs situés dans les portières avant, celui pour les haut-parleurs optionnels pour les portières arrière, les sorties pour deux subwoofer, et enfin les sorties analogiques deux canaux pour brancher un amplificateur analogique supplémentaire si on le désire.
Le traitement au sein du boîtier Z3 est réalisé par un processeur numérique de signal Analog Devices ADSP-21489 SHARC travaillant sur 32 bits, tandis que tous les signaux numériques entrants sont ré échantillonnés sur 24 bits à 96 kHz et que les signaux des entrées analogiques sont aussi numérisés sur 24 bits à 96 kHz.
Le module de commande Z3, que l'on raccordera au boîtier processeur, permet de contrôler celui-ci (un avertissement de Clarion dans la notice d'utilisation indiquant que Pour votre sécurité, le conducteur ne doit pas actionner les commandes en conduisant).
On peut également piloter ce processeur depuis l'application Z-tune pour smartphones et tablettes sous iOS ou sous Android, mais cela est probablement fort difficile pour le conducteur si celui-ci est en train de conduire et de toute manière à proscrire pour des raisons de sécurité de conduite.
Ci-après quelques captures d'écran montrant divers réglages réalisables via l'application Z-tune et que l'on fera donc à l'arrêt.
- La configuration des haut-parleurs
- L'alignement temporel des haut-parleurs afin de corriger les déphasages dus aux distances entre ceux-ci pour que le message sonore reste cohérent.
- L'égaliseur à 32 fréquences.
- Les bandes de fréquences pour les différents haut-parleurs, avec les fréquences de coupure et la pente du filtre.
- La mémorisation des réglages.
Les impressions d'écoute
Le responsable commercial de Clarion France nous a rendu visite à Qobuz avec le véhicule de démonstration qui avait servi lors du Festival Son et Image et nous avons donc pu nous livrer à une écoute du système Full Digital Sound de Clarion dans des conditions qui nous changeaient quelque peu de nos habitudes et qui était également une grande première puisque nous allions écouter un système dans lequel le traitement numérique des signaux s'arrêtaient au niveau de la membrane des haut-parleurs.
Et pour tout dire, ça marche très bien et malgré la faible tension d'alimentation des amplificateurs à découpage pilotant les bobines des haut-parleurs, il est possible d'atteindre des niveaux sonores importants en gardant une restitution dynamique qui ne s'embrouille pas, comme nous avons pu le vérifier à l'écoute du cataclysmique Dies Irae du Requiem de Verdi que notre hôte avait stocké sur son iPhone, morceau ô combien puissant et démonstratif !
Avec d'autres titres plus sages nous avons aussi pu nous rendre compte de la bonne définition de la restitution, de sa subtilité, que le grave ne se manifestait qu'à bon escient et aussi que le positionnement des tweeters (aux extrémités gauche et droite du tableau de bord) n'affectait pas la cohérence sonore, et alors que nous n'avions pas encore épluché les spécificités de ce système, nous posions la question de la possibilité de compenser les déphasages entre haut-parleurs, ce que l'on peut effectivement réaliser via l'application Z-tune.
Ce sentiment de grande propreté sonore et d'excellente clarté générale a aussi été noté et bien noté par nos collègues Benoît et Alexandre, ayant également eu droit à leurs séances, Benoît ajoutant pour sa part que ce système Clarion Full Digital Sound lui avait paru supérieur à d'autres systèmes de haut de gamme pour l'automobile qu'il avait pu entendre sur des salons à l'étranger.
En conclusion, c'est une belle réussite que ce système Clarion Full Digital Sound, ultime étape du tout numérique en audio très probablement, et offrant des résultats sonores très convaincants ainsi qu'une grande latitude de réglages. A quand un tel système en Hi-Fi de salon ?
Manuel d'utilisation processeur Z3
Manuel d'installation Z3 (connexions)
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