En test sur différentes opérations en Allemagne et aux Etats-Unis courant 2013 et depuis le début octobre chez d&b France, le D80 longtemps attendu, entre dans sa phase de commercialisation fin janvier.
Donc après les D6 et D12, voici le D80, la nouvelle plateforme d&b qui affiche des performances alléchantes avec ses 4 x 4 kW crête sous 4 ohms (4 x 2 kW sous 8Ω), les quatre canaux en simultané, pour un facteur de crête* de 12 dB (4 x 2,6 kW sous 4 Ω avec CF = 6 dB) et un traitement de signal embarqué « up to date ».
Le D80 se présente en rack 2U (pour un poids de19 kg et une profondeur hors tout de 495 mm) avec en face avant un écran LCD tactile couleur de 8 cm et un encodeur rotatif (avec poussoir de validation) pour la visualisation et le paramétrage de tous les canaux et de l’appareil.
La supervision et le paramétrage peuvent aussi s’effectuer avec le logiciel de monitoring R1 (et les passerelles USB et Ethernet vers CAN R60 &R70).
L’affichage fixé sur un pan incliné de la façade permet de mieux contrôler plusieurs amplis empilés au sein d’une même baie comme dans le rack de touring Z5330 dédié au D80 qui accueille trois unités. Par rapport aux autres amplis d&b (D6 et D12 par exemple), le système de refroidissement par convection forcée opère à l’inverse, l’air chaud étant recraché vers l’arrière (air froid aspiré à l’avant). Il est donc fortement déconseillé de panacher des D80 et D12 (par exemple) dans un même rack.
Le D80 amplifie quatre canaux d’entrée affectés par matrice à une quelconque des sorties de puissance. Avec la connectique de face arrière, l’appareil accepte quatre entrées analogiques et quatre entrées numériques AES3 avec renvois, panachables : 4 analogiques, 4 numériques ou 2 analogiques et 2 numériques. Les connecteurs XLR 2 et 4 du D80 s’utilisent soit comme entrées analogiques soit numériques, et les connecteurs 1 et 3 uniquement comme entrées analogiques. L’interfaçage réseau se réalise par RJ45 pour le bus Can (en chaîne) et sur 2 connecteurs EtherCON pour les deux ports Ethernet (switch incorporé 10/100).
Les connecteurs des sorties de l’amplificateur D80 sont de type EP5 ou NL4, et il y a même un connecteur NL8 regroupant les 4 canaux (donc entièrement câblé). Ce dernier sert d’interface vers des baies de brassage, des câbles multiconducteurs et des adaptateurs de dérivation. Attention, chaque canal, A à D, en classe D est configuré en pont (en H), il est donc impossible de ponter deux canaux, même à l’extérieur. C’est de toute façon inutile vu la puissance disponible sous quatre et huit ohms (voir plus bas).
Avec des enceintes caractérisées dans le logiciel (R1-V2), la fonction d&b LoadMatch (logicielle) permet au D80 de compenser électriquement les propriétés du câble (donc l’impédance de source vue par l’enceinte ou le groupe d’enceintes) et sa longueur. Cette fonction opère sur toute la bande passante jusqu’à 20 kHz (prise en compte de la résistance du câble) et pour des longueurs de câble allant jusqu’à 70 m. Cela se réalise sans câblage complémentaire (comme une prise de tension aux bornes des enceintes).
Avec les enceintes d&b actuelles, le D80 permet un gain de 4 dB (là, c’est important) sur le V Sub (de 133 à 137 dB max) et de 3 dB sur le J Infra (1 dB pour le Jsub), pas de gain à cause des limitations sur les HP pour les autres mais il est prêt pour les systèmes à venir …
Afin de (mieux) comprendre les choix technologiques opérés par d&b sur cette nouvelle plate-forme d’amplification, il nous semble utile de faire quelques rappels sur l’évolution des systèmes de diffusion, ceux de d&b compris évidemment, puisqu’avant tout le D80 est destiné à animer les systèmes de diffusion de la marque allemande avec tous les presets des enceintes, et couplage d’enceintes, présentes et à venir. Il permet même un paramétrage direct depuis le logiciel de prédiction- simulation ArrayCalc via le logiciel de gestion-monitoring R1 (version 2, V2). R1 communique avec les amplificateurs soit par CANBus (dbCAN) soit par OCA** (Open Control Architecture alliance) sur Ethernet. La plate-forme D80 est sensée servir les futurs systèmes d&b pour au moins les six prochaines années.
Mise en situation, quelques rappels
La tendance depuis quelque temps pour les systèmes de diffusion consiste à utiliser des transducteurs à haut rendement, à fort facteur de force (le produit B.l, induction x longueur de bobine mobile) et longue élongation, ce qui permet d’obtenir plus de pression acoustique et une meilleure linéarité aux fortes excursions dans des volumes de charge plus réduits et surtout de considérablement augmenter l’efficacité des systèmes (puissance acoustique/puissance électrique).
Avec les moteurs à aimant Néodyme, on gagne sur le poids conjointement à la réduction de volume des caisses et bien sûr à taille et poids d’aimant plus faibles, l’induction dans l’entrefer peut facilement être doublée. Couramment, certains transducteurs actuels affichent un Bl de 30 N/A voire plus. La réponse en transitoire s’en trouve améliorée, il y a beaucoup moins de traînage puisque le cône ou le diaphragme est mieux « tenu ». La contrepartie est une augmentation sensible de l’impédance de charge vue par l’amplificateur, particulièrement au voisinage de la résonance, et surtout de la partie réactive de cette dernière (avant et après résonance).
Par ailleurs cela nécessite un besoin de correction, d’égalisation, dans les basses fréquences pour linéariser, aplanir, la réponse (raison pour laquelle ce type de transducteurs n’était jusqu’à présent pas utilisé sur des enceintes large bande). Avec le traitement de signal embarqué aujourd’hui, notamment sur le D80, cela ne pose pas de problème. L’augmentation de l’impédance, en revanche, impose des excursions de tension plus importantes pour un courant équivalent (la force motrice est B x l x i) et surtout, sa composante réactive, impose des topologies qui restent stables et capables de délivrer la pleine puissance sur charges complexes.
Là, il y a un net avantage à la classe D qui s’accommode très bien des charges réactives et « recycle » l’énergie « réfléchie », ce qui n’est pas le cas des classes AB ou dérivées à commutation de rails d’alimentation (H, G, …) où ce sont les transistors de sortie qui l’ingurgitent (avec beaucoup de mal). De plus, en utilisant la classe D en pont complet (en H), la recirculation du courant « réinjecté » se fait entre les rails d’alimentation (+V et –V par rapport à la masse), sans pompage, c’est-à-dire sans augmentation instantanée de la tension des rails d’alimentation en cas de forts appels dans les basses fréquences. Le deuxième bénéfice est qu’on double l’excursion de tension pour une même tension d’alimentation, ce qui satisfait les conditions exposées plus haut.
La deuxième tendance importante consiste à améliorer également le rendement électrique des amplificateurs, c’est-à-dire la puissance électrique absorbée sur la source d’énergie par rapport à la puissance fournie aux charges, dans un souci d’économie d’énergie certes mais surtout d’exploitation : dimensionnement moins important (moins de pertes et donc de calories à évacuer), gain de poids, d’encombrement et donc logistique, plus grande facilité (et rapidité) de mise en œuvre et pour finir, meilleur dimensionnement des sources d’énergie à puissance délivrée égale.
Là encore la classe D avec des rendements souvent supérieurs à 90% s’impose mais surtout les alimentations travaillant également en commutation si elles sont précédées d’un correcteur de facteur de puissance (PFC) bien dimensionné qui permet de tirer le meilleur parti de la puissance de la source (sur toute la sinusoïde secteur et non uniquement au sommet de cette dernière à la mise en conduction des diodes de redressement).
Outre une meilleure exploitation de la source d’énergie, on la pollue moins, courant et tension restent en phase avec une distorsion (THD) en courant très faible, inférieure en général à 10%, ce qui notamment sur une distribution triphasée étoile (avec neutre), structure généralement adoptée, permet d’avoir moins de « courants parasites » (la somme quadratique des courants efficaces des harmoniques des 3 phases) sur le neutre et donc de ne pas enclencher les protections prématurément alors que la puissance max normalement disponible n’est même pas atteinte. Si, si, cela s’est déjà produit …
C’était le point le plus délicat à satisfaire jusqu’à présent technologiquement, en termes de coût et de contraintes techniques mais désormais on sait le faire à coût raisonnable. C’est principalement dû aux progrès des semi-conducteurs de puissance travaillant en commutation : MOSFETs, IGBTs (Insulated Gate Bipolar transistor) et principalement pour le PFC, diodes de commutation HT de puissance rapides (à très faible recouvrement inverse) au carbure de silicium (SiC) qui autorisent des fréquences de commutation plus élevées avec moins de pertes (dans les dispositifs de commutation) et une réduction de taille des composants magnétiques (inductances de PFC et transfos d’alimentation PWM) à forte puissance.
Après cette mise en jambes, peut-être un peu rébarbative, revenons-en au D80.
Le D80, côté puissance
Nous avons évoqué la puissance max par canal, tous en fonction, avec différents facteurs de crête sous 4 ohms. Sous 8 ohms, les 2 kW par canal peuvent être fournis de façon quasi continue. Rappelons qu’il s’agit d’une topologie classe D en pont complet (H) qui assure une très grande excursion de tension (environ 360 V crête à crête) et qui accepte des charges fortement réactives.
Le D80 est muni d’une alimentation à découpage universelle (100 -127 V/208-240 V) précédée d’un correcteur de facteur puissance capable d’extraire 7 kW de la source sans broncher. Par conséquent le D80 se satisfait avec une marge de sécurité, d’une alimentation en 16 A monophasée sur 220/230 V ou 32 A (30 A) sur 110V (entrée sur PowerCON) pour délivrer la puissance crête max annoncée. Au sein d’un Z rack de touring avec une distribution en 32 A tri, chacun des trois amplis D80 est raccordé à une des trois phases pour équilibrer la consommation sur chaque phase avec un courant de neutre qui reste bien inférieur aux limites.
L’appareil est doté d’un circuit de démarrage en douceur (soft start) contrôlé par le microcontrôleur (ou microprocesseur) interne pour limiter le courant d’appel lors de la mise sous tension, et d’un limiteur programmable MCL (main current limiter) qui permet de régler l’intensité maxi entre 50 et 100 % du courant nominal (16 A sous 230 V et 30 A sous 110 V) ainsi que de protections en cas de sous ou surtension secteur (85 VRMS et 274 V RMS respectivement).
Le D80 est un ampli « green » car il dispose d’un mode stand-by où seule l’alimentation auxiliaire fonctionne pour la partie processeur, ce qui fait qu’il est toujours réceptif aux ordres transmis soit par le réseau soit par le panneau avant, ce qui réduit la consommation secteur à 9 W. En mode veille (consommation de 180 W), tous les circuits sont alimentés et par conséquent les HP raccordés sont contrôlés.
Les protections aval (courant, tension DC, thermique, HF, …) sont actives pour chaque canal indépendamment, ce qui signifie qu’en cas de problème (qui s’affiche) sur un canal, les autres restent en fonction.
Différents modes de sortie peuvent être sélectionnés pour une paire de canaux :
- Mode deux canaux
- Mix top/sub
- Système 2 voies actives
- Configurations mixtes entre les quatre canaux
Le D80, côté traitement de signal
La gestion de l’appareil est confiée à un processeur tournant sur un OS Linux embarqué et la partie traitement de signal à un DSP Sharc Analog Devices 32 bits virgule flottante ; les convertisseurs A/N sont des modèles 27 bits/ 96 kHz et le système opère en 96 kHz en acceptant bien sûr en AES des données en 48 kHz.
Trois types de filtres selon les configurations d’enceintes sont disponibles : filtres cross-over ou coupe-bas (haut) de raccordement, filtres HFA (atténuation des aigus pour les points source en proximité), de compensation d’absorption ou d’alignement sub-bass cardio, et enfin filtres de compensation de couplage (CPL) pour les configurations en ligne (selon l’angulation et la position au sein de la ligne). A quoi s’ajoutent la correction paramétrique (gain, fréquence et Q ou largeur), les corrections « shelving » (fréquence de coupure, pente et gain), les filtres asymétriques (fréquence basse et haute, gain, et pentes) et le délai réglable par canal entre 0,3 et 10 000 ms par pas de 0,1 ms.
Le menu speaker permet d’entrer directement une enceinte d&b à partir de sa série et du type et obtenir ainsi les presets usine selon les configurations adoptées.
Enfin chaque canal peut recevoir le signal d’un générateur indépendant, soit en bruit rose soit en sinus avec un réglage entre 10 Hz et 20 kHz par pas minimum de 1/96e d’octave en fréquence et en niveau par pas de 0,5 dB de -57,5 dB à + 6 dB.
* * OCA : Open Control architecture Alliance. Association pour la mise en oeuvre, jusqu’à présent en TCP/IP (OCA 1.1), d’un protocole de contrôle de medias en réseau dont d&b est un des membres fondateur et qui comprend notamment Yamaha commercial audio, Loud Technologies, Presonus, FocusRite, Audinate, Bosch Communications Systems (Electro Voice, Dynacord) et depuis peu RCF. Va faire l’objet d’une standardisation AES (en cours) sous le code X210. Cela signifie entre autres que la plate-forme D80 n’est pas exclusivement dédiée d&b.
