Technologies

Kevlar : C’est le matériau de choix des membranes Bowers & Wilkins depuis 1974, et cela est justifié.

Le médium est la partie du spectre sonore où se concentre toute l’action musicale, et une reproduction équilibrée du médium est une qualité essentielle pour toute enceinte acoustique. C’est ici qu’intervient le Kevlar®. Bowers & Wilkins l’a choisi depuis 1974, et ce pour une bonne raison. La fibre de base est tout d’abord enduite d’une résine de rigidification qui va permettre de former le cône. Celui-ci est ensuite traité avec un revêtement polymère, qui scelle les fibres entre elles et ajoute un amortissement bénéfique. Le résultat est une membrane semi-flexible, qui offre un amortissement particulier et régulier, inconnu sur les autres types de matériaux, qui maintient une directivité constante quelle que soit la fréquence reproduite, et n’induit que très peu de traînage, qui reste totalement imperceptible pour les auditeurs. Non seulement il délivre un son plus transparent, mais sur une largeur plus importante.


Le Kevlar® est une fibre aramide synthétique, fabriquée par DuPont ; son application la plus populaire est probablement les gilets pare-balles. Naturellement, ces mêmes caractéristiques mécaniques et sa capacité à dissiper l’énergie d’une balle présentent également des avantages pour les membranes d’enceintes. Bowers & Wilkins a commencé à utiliser le Kevlar® sur ses membranes de haut-parleur en 1976, avec l’introduction de l’enceinte DM6. À cette époque, la science du développement des haut-parleurs était singulièrement moins organisée qu’aujourd’hui : il s’agissait alors de tester des matériaux, de mesurer les réponses du haut-parleur et d’écouter les résultats. Ainsi, même si nous savions que le Kevlar® offrait à l’époque de meilleurs résultats que les autres matériaux, particulièrement dans les médiums, nous ne connaissions pas réellement en détail le comportement des membranes : pourquoi sonnaient-elles mieux ?

Notre directeur de recherche, Dr Peter Fryer, a longtemps été un pionnier de l’interférométrie laser appliquée aux enceintes. Grâce à cette technique, nous pouvons maintenant observer les mouvements de la membrane en réponse à différents signaux. Deux des signaux les plus utilisés adoptent une courbe sinusoïdale : une tonalité pure à une fréquence unique et une impulsion : un son de claquement qui contient toutes les fréquences. L’observation du comportement à une fréquence sinusoïdale unique indique les fréquences stationnaires ou les résonances de la membrane à cette fréquence. Il donne également des indications sur la façon dont le son se disperse en sortie de la membrane. Par exemple, à hautes fréquences, une membrane moyennement souple peut faire apparaître des mouvements engendrés lorsque de faibles émissions sont constatées sur la partie extérieure, et des émissions plus importantes sur la zone centrale. Cette réduction dans la zone d’émission présente l’avantage d’élargir la directivité du haut-parleur en comparaison à celle d’un piston simple. C’est exactement ce qu’il se passe avec une membrane en Kevlar®. Cette zone d’émission décroît progressivement avec l’accroissement de la fréquence, et en conséquence, la directivité est bien plus uniforme en fréquence qu’elle ne l’est avec un matériau plus rigide. La réponse du haut-parleur à l’impulsion indique sa cohérence par rapport au temps. Des vibrations qui continuent après l’arrêt de l’impulsion signifient bien souvent une persistance du signal, une forme de coloration, préjudiciable à la clarté du signal. Cependant, tous les mouvements de membranes retardés ne mènent pas toujours à un retard du son diffusé à l’auditeur.

Comparons les réponses aux impulsions de deux haut-parleurs. Ils sont identiques, seul diffère le matériau de la membrane, l’une des deux étant en plastique. Le plastique est homogène ; en d’autres termes, les caractéristiques mécaniques sont identiques dans toutes les directions. La membrane du second haut-parleur est en Kevlar® tressé, traité avec une résine pour contrôler l’épaisseur et un composé PVA pour ajouter de l’amortissement et calfeutrer le tissu. Par sa structure tissée, la membrane en Kevlar® présente des caractéristiques mécaniques qui sont différentes selon l’angle des fibres. Les deux membranes sont terminées à l’extérieur par un joint semi-torique traditionnel. Si l’on observe les analyses laser effectuées sur les deux différentes membranes à des points différents après qu’une impulsion ait été appliquée, on ne retrouve plus la forme conique de la membrane.
Juste après l’impulsion, seul le centre de la membrane a commencé à bouger dans les deux cas. Dans le cas de la membrane en plastique, une onde circulaire démarre et se diffuse en partant du centre du cône. Cependant, avec la membrane en Kevlar® le front d’onde commence à dessiner une forme carrée, imposée par la texture. Lorsque ces ondes atteignent le joint entre la membrane et le cadre, une partie de l’énergie est réfléchie vers la membrane et une autre partie est transmise au cadre. La cause de ce phénomène est la différence de propriétés mécaniques des deux matériaux. Cela ressemble à ce que vous observez lorsque vous regardez à travers une fenêtre. Autant que la vue de l’extérieur, vous pouvez observer une réflexion de l’intérieur de la pièce. Dans ce cas, ce phénomène est causé par la différence des propriétés optiques entre le verre et l’air.


D’autres réflexions d’ondes se produisent à l’interface entre le cadre et le châssis ou le panier du haut-parleur. Lorsque ces ondes réfléchies atteignent le centre du cône, elles sont réfléchies encore et encore, jusqu’à ce que l’énergie soit totalement dissipée par les propriétés d’amortissement des matériaux. Du fait que le front d’ondes dans le cône en plastique est circulaire, les ondes réfléchies répétées génèrent un motif d’anneaux circulaires émettant des sont retardés qui s’ajoutent au son initial reçu par l’auditeur et lui donnent une couleur supplémentaire.

Même si ces réflexions se produisent également dans le cas du Kevlar®, elles se produisent à des instants différents tout autour du cône et le motif ainsi créé est plus aléatoire. À chaque instant, la surface totale du cône se déplaçant vers l’avant est plus facilement équilibrée par la surface totale se déplaçant vers l’arrière, et une quantité beaucoup moins importante de cette énergie retardée est émise sous forme de son vers l’auditeur ; l’air ne fait que se déplacer à travers la surface du cône.

Community Discussion

Find out what Bowers & Wilkins customers and audio enthusiasts are talking about on our blogs, and read in-depth articles in the Sound Lab.

Trial Society of Sound for free


Enter your email to start your free trial

If you have a voucher code enter it below


Subscribe

Subscribe to Society of Sound to download high-quality albums from Peter Gabriel’s Real World Studios and the London Symphony Orchestra. All available in Apple Lossless and glorious studio-master quality FLAC. 

Society of Sound Subscription - €40,00

Get full access to our catalogue of lossless audio downloads, and two new albums a month for a year.

Acheter maintenant

Renew

Copyright © 2017 Bowers & Wilkins. All rights reserved.