Test HCFR du FOCAL Stellia, casque fermé

Test HCFR du FOCAL Stellia, casque fermé

Analyse Technique

 

Ca n’arrive pas souvent ! Notre analyse technique devra aussi tenir compte des choix esthétiques, car ils ont aussi une vocation de performance. Stellia ce n’est pas n’importe quel casque fermé ! Du choix des matériaux aux formes ergonomiques, la genèse de ce casque est l’aboutissement de plusieurs réflexions dont la finalité vise autant l’esthétisme abouti que la performance audio.

Il faudra donc se pencher sur ce qui a été fait à l’extérieur, qui se voit et se ressent (confort et signalétique visuelle unique). Puis (et bien évidemment), sur ce qui a été fait à l’intérieur et qui dévoile une conception complexe et réfléchie.

La teneur presque haute couture, de ce casque se retrouve sur l’ensemble de sa conception, accessoires et packaging inclus. Ce que nous avons vu lors de notre unboxing sous nos yeux émerveillés, car pour une fois le produit est bien plus beau en réalité que sur les photos pourtant flatteuses et artistiques des éléments marketing mis à disposition par Focal. Un choix qui oriente Stellia vers le marché du luxe ? Peut-être et cela serait une incidence liée à la sélection des couleurs de ce casque, mais aussi, et surtout, une motivation technique réelle. C’est d’ailleurs cette symbiose fusionnelle entre technicité et design qui étonne le plus chez Stellia. Arriver à un tel compris frisant la perfection est une chose rare, y compris sur des produits bien plus chers. Vous l’aurez compris, je trouve l’aspect du Stellia superbe et sa construction remarquable tant par la qualité que par les choix techniques.

Si les choix des coloris du Stellia tiennent d’une sensibilité artistique, le designer a bon goût, les matériaux ont une finalité technique évidente. La forme ergonomique du Stellia est un acquis depuis Utopia qui présentait déjà un confort et une finalité acoustique d’un niveau très élevé. Pourquoi changer une formule qui marche ? Focal à bien raison de conserver les qualités affirmées des casques précédents d’autant que la signalétique des formes permet de reconnaître à coup sûr le produit inscrit dans la même famille.

Focal met à disposition un white paper très complet qui reprend point par point tous les aspects techniques de Stellia et Elegia, ces deux casques fermés ayant bénéficiés d’un développement conjoint. Je vous propose une lecture de ce document remanié afin de ce concentrer sur Stellia. Ce qui suit est donc issu des données techniques mises à disposition par Focal.

Positionnement d’une enceinte et design du baffle frontal

L’image stéréophonique est l’un des points les plus critiques quand il s’agit d’un casque. En effet, sa reproduction est bien plus aisée à travers une paire d’enceintes puisque cet exercice consiste principalement à définir le bon espacement entre les enceintes gauche et droite, à déterminer la position d’écoute et à ajuster l’orientation des enceintes vers cette dernière (généralement le principe du triangle équilatéral est une bonne option pour démarrer).

Cependant, cela s’avère beaucoup plus complexe lorsqu’il s’agit d’aborder ce point au travers du design d’un casque, la distance entre les haut-parleurs droit et gauche étant beaucoup plus importante que la distance des haut-parleurs par rapports aux oreilles. Aussi, pour favoriser la meilleure image stéréo possible, Focal a mis au point un baffle frontal unique permettant de positionner les haut-parleurs le plus à l’avant possible de la position d’écoute. La limite consistant ici à ne pas avoir trop d’espace entre les haut-parleurs et les oreilles pour assurer la meilleure dynamique et un équilibre tonal idéal sur l’ensemble du spectre audio.

Design haut-parleur

Le premier travail a été de définir une nouvelle génération de transducteurs capables de travailler dans un faible volume tout en assurant une dynamique remarquable, une réponse en fréquence extrêmement étendue et la capacité à reproduire les plus infimes détails sonores. Ici, les connaissances acquises au travers du projet Utopia EM ont apportées des avancées décisives quant à la gestion simultanée du niveau de grave et son degré de contrôle.

Un haut-parleur travaillant dans un faible volume de charge se doit dans un premier temps d’avoir une faible compliance. En effet, la suspension d’un tel transducteur doit permettre un excellent contrôle de l’équipage mobile et induit donc une élongation moins importante. La suspension joue un double rôle. Le premier consiste à offrir une élongation la plus importante possible, à la source de la capacité à reproduire la plage dynamique du signal audio originel. Parallèlement, elle a également pour vocation de contrôler le déplacement de l’équipage mobile afin d’assurer un fonctionnement en piston de sa plus faible à sa plus haute amplitude. Focal a donc fait le choix d’une suspension rapportée, à l’image de la construction des haut-parleurs Elear, Clear et Utopia. Ici, le matériau utilisé est identique, seule l’épaisseur varie, dans le cas des transducteurs Stellia, 110 microns. La géométrie de cette nouvelle suspension NBR en demi-rouleau a fait l’objet d’une étude extrêmement fouillée afin d’avoir un équipage mobile toujours sous contrôle, même dans les plus basses fréquences et les niveaux sonores les plus élevés.

En parallèle, la volonté de reproduire les plus infimes détails sonores a nécessité une phase de recherche importante visant à minimiser la masse mobile, tout en offrant toujours plus de champ magnétique. Ceci a permis d’obtenir une capacité de traction hors norme.

Ainsi, l’innovation révélée au travers des casques Elear, Clear et Utopia a été adaptée dans les moindres détails aux besoins spécifiques de ce nouveau haut-parleur. La bobine sans support, exclusive aux casques Focal, offre de façon native un gain de masse très important.

 

 

L’impératif d’obtenir plus de champ magnétique, pour un contrôle accru du haut-parleur, a abouti au design d’un tout nouveau fil de cuivre travaillant au sein d’un moteur néodyme très haute performance de grade N50. La courbe d’amortissement magnétique met ici en lumière les avantages décisifs inhérents à ce couple  idéalement constitué.

Il est intéressant de noter que le facteur d’amortissement électrique est extrêmement  linéaire, quelle que soit la position de la bobine dans l’entrefer. Cela traduit une excellente stabilité du champ magnétique traversant la bobine, même à son excursion et à son incursion maximales. Cela montre également un contrôle parfait de l’équipage mobile, de son plus faible à son plus fort débattement.

Le QES très bas traduit un excellent amortissement électrique, ceci sur la totalité du déplacement de l’équipage mobile. Le signal est donc reproduit sans ajout, sans perte et sans aucune compression dynamique sur l’ensemble du spectre.

Rappelons que, dans le cas d’un transducteur utilisé dans un volume bass reflex, la nécessité de débattement est moindre. Au final, cela permet de diminuer la hauteur de bobine (passant de 5 mm pour Elear, Clear et Utopia à 4 mm pour Stellia). Cela offre un avantage décisif au regard de l’utilisation : avoir une impédance encore plus faible (35 Ohms). L’intérêt de cette faible impédance réside dans les périphériques audio utilisés. Un casque clos étant généralement dédié à un usage potentiellement plus mobile qu’un casque ouvert, il est fréquent d’y associer un lecteur audiophile portable. Or, la puissance d’amplification disponible est ici limitée par les dimensions physiques de la source. Y adjoindre un casque bénéficiant de la plus faible impédance possible prend donc tout son sens et permet de tirer le meilleur de cette association.

Le dôme utilisé sur les haut-parleurs large bande du casque Stellia reprend la géométrie développée sur les casques Elear, Clear et Utopia. Le formage du dôme en « M » offre une surface émissive plus importante, autorisant un niveau SPL maximal toujours plus élevé. En parallèle, ce choix aboutit à un positionnement idéal de la bobine pour un couplage mécanique optimal.

Le matériau constitutif du dôme du haut-parleur est extrêmement critique. Il doit combiner trois facteurs qui ont généralement tendance à s’opposer :

  • la plus faible masse pour garantir le meilleur facteur d’accélération et ainsi reproduire l’intégralité du signal audio avec sa dynamique originelle ;
  • la rigidité la plus importante pour garantir un fonctionnement en piston sur toute la plage de fréquence et quelle que soit l’amplitude du signal pour éviter toute distorsion ;
  • le meilleur amortissement possible pour reproduire les plus infimes détails sans aucune coloration sonore et pour tendre vers la neutralité absolue.

Au regard de ces attendus, le dôme en Béryllium pur s’est naturellement imposé. Cette technologie développée et fabriquée par Focal depuis 2002 a été à la source d’avancées acoustiques majeures.

La recherche de la masse la plus faible possible permet d’agir directement sur le facteur d’accélération du transducteur. Le Béryllium offre un avantage décisif de par sa très faible masse (2,5 fois plus léger que le Titane). Ainsi, l’équipage mobile est à même de reproduire exactement l’amplitude du signal audio (phase d’excursion) tout en permettant un retour de l’équipage mobile à sa position nominale le plus rapidement possible. Cela garantit la reproduction de toutes les informations contenues dans le signal audio, sans latence inhérente à une masse trop importante. Cette très faible masse est d’autant plus bénéfique qu’elle est à mettre en parallèle de l’excellent amortissement électrique illustré précédemment (cf graph. « Electrical loss factor – QES »). Ainsi, le contrôle de l’équipage mobile est optimal. Chaque sollicitation mécanique résultant du signal électrique est instantanée, tant dans les phases de déplacement positif que négatif. La courbe d’énergie-temps ci-dessous montre un comportement extrêmement homogène de l’équipage mobile au regard des fréquences à reproduire. Ici, pas de latence ni de traînage, là où la même courbe issue d’un haut-parleur équipant un casque concurrent fermé haut de gamme montre un comportement plus erratique.

La rigidité du Béryllium (trois fois plus importante que le Titane et seul métal à rayer le verre) est un autre paramètre clé puisqu’il permet d’assurer une reproduction en piston parfaite, en évitant toute déformation du dôme. Les illustrations ci-dessous en témoignent. Le mylar, généralement utilisé comme matériau constitutif du dôme sur des casques électrodynamiques haut de gamme, offre une rigidité extrêmement faible qui a pour effet une déformation mécanique très importante entre l’état 0 de l’équipage mobile et sa phase d’excursion. À l’écoute et à la mesure, cela se traduit par une distorsion importante.

Inversement, pour le même couple fréquence-amplitude, le dôme du haut-parleur Stellia conserve sa forme tout au long du cycle pour reproduire le signal audio et seulement le signal audio, sans ajout ni retrait d’informations. La distorsion est ainsi repoussée à ses plus extrêmes limites.

Enfin, la capacité d’amortissement assure la reproduction du signal audio sans harmonique supplémentaire. L’illustration ci-dessous met en lumière les avantages du Béryllium au regard d’autres matériaux. La vélocité du son est la capacité d’un signal audio à traverser le matériau. Imaginez que nous disposions de tubes pleins en Titane et en Béryllium, le tube en Titane permettrait au son de parcourir 4 944 mètres en 1 seconde, là où le tube en Béryllium pur aurait fait parcourir au même signal 12 455 mètres en 1 seconde. Le Béryllium pur s’impose une nouvelle fois très largement comme le matériau ultime.

La volonté de ne pas limiter la réponse en fréquence dans le bas du spectre, même dans une pièce d’écoute aux dimensions limitées s’est traduite par un travail spécifique sur les évents. Nos ingénieurs ont pu ici bénéficier des quarante ans d’expérience Focal dans la conception et la fabrication d’ébénisterie et d’enceintes acoustiques bass-reflex afin de gérer avec pertinence les flux d’air et leur interaction avec l’étendue et l’équilibre de la réponse en fréquence dans le grave et le bas médium.

 

Le haut-parleur large bande intègre à cet effet un évent ayant pour vocation de gérer l’équilibre entre le grave et le bas médium. Le second évent, situé à l’arrière du ear cup, permet de récupérer l’onde arrière émanant du centre du moteur. Ce dernier bénéficie d’une très grande ouverture, évitant toute compression dynamique et permettant de tirer partie du flux d’air pour étendre la réponse en fréquence du haut-parleur en lui montrant un volume utile plus important que le simple volume de charge du ear cup. Comment ? Grâce à l’évent qui assure la jonction entre le centre du moteur et la partie extérieure du ear cup située sous le logo. Une fois l’évent accordé en terme de longueur et de surface, la réponse du haut-parleur dans l’enceinte acoustique bass-reflex est étendue aux plus basses fréquences, tout en offrant une linéarité et une articulation du grave remarquables en tous points. Cette solution autorise aussi une excellente décompression, se traduisant à l’écoute par l’absence des résonances fréquemment rencontrées dans les casques clos. La somme de ces innovations se traduit également par un niveau de distorsion extrêmement faible, tout en offrant une étendue de réponse en fréquence sans compromis.

Design ear cup

Charger un haut-parleur dans un volume le rend extrêmement sensible à son environnement. Des recherches ont donc été menées pour déterminer le volume idéal autorisant une décompression et un amortissement optimisés, au regard de certains paramètres du haut-parleur développé pour Stellia (surface émissive, élongation et compliance). Parallèlement s’est posée la question de la dissipation de l’onde arrière. Les plus basses fréquences bénéficient ici d’un évent ayant pour vocation d’offrir une décompression, comme cela est le cas dans les studios dotés de control room de petites tailles. Situé dans le logo, cet évent est doté d’un design progressif permettant de dissiper les plus basses fréquences, sans perturbation, via une géométrie spécifique évitant tout phénomène de compression dynamique et de turbulence au sein de l’évent.

 

Les plus hautes fréquences sont quant à elles absorbées à l’aide  d’une mousse en EVA située à l’intérieur du ear cup, derrière le haut-parleur. Enfin, la présence de diffuseurs acoustiques à l’intérieur du ear cup répond à deux objectifs : ils cassent les ondes stationnaires et diffusent l’énergie résiduelle de façon homogène dans l’ensemble du volume. L’objectif principal étant ici d’éviter à tout prix que l’énergie émise par l’onde arrière revienne sur la membrane du haut-parleur et se transforme ainsi en un signal sonore additionnel non désiré. La présence de ces diffuseurs permet également un ajout de matière, rendant « l’ébénisterie » toujours plus rigide et, par voie de conséquence, inerte. Ainsi, seul le haut-parleur génère la reproduction du son, sans interférence, ajout ou retrait d’information du signal audio.

Les coussinets ou le traitement acoustique de la pièce

Partant du principe que les coussinets équivalent à une pièce d’écoute acoustiquement optimisée, ce composant est extrêmement critique dans son design et son impact très élevé sur les performances acoustiques. Les travaux de recherche entrepris sur Elear, Clear et Utopia avaient déjà considérablement enrichi les connaissances des ingénieurs en Recherche et Développement. Pour Stellia la problématique réside dans la capacité d’offrir une excellente isolation acoustique aux bruits extérieurs tout en favorisant la dynamique et l’étendue de la réponse en fréquence dans le grave, le tout en s’affranchissant des résonances trop souvent constatées dans l’univers des casques fermés.

À l’image d’une petite pièce d’écoute, un casque fermé a une haute impédance acoustique. Il est donc nécessaire de concevoir des coussinets relativement fermés pour éviter tout court-circuit acoustique, sous peine d’importantes pertes dans les basses fréquences.

Les coussinets de Stellia sont quant à eux constitués de cuir pleine fleur plus résistif que le cuir utilisé sur le casque Utopia afin d’étendre la réponse en fréquence dans l’extrême grave au sein d’un casque au design fermé. La partie intérieure des coussinets Stellia offre un mix idéal entre coefficient d’absorption et de diffusion via un ratio 50/50 entre cuir et tissus acoustique. Ce tissu permet ainsi d’éviter les premières réflexions du coussinet et se traduit en mesure par une réponse en fréquence extrêmement linéaire de 1 à 10 kHz.

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié du casque focal stellia : https://www.homecinema-fr.com/forum/casques-sedentaires/focal-utopia-stellia-clear-test-hcfr-elear-elegia-t30074075.html

 

 

 

 

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