Systèmes audio des véhicules électriques

Un système audio de véhicule électrique constitue une chaîne de signal complète, et non un simple nombre de haut-parleurs. La source, le logiciel, le traitement numérique, les amplificateurs, l’emplacement des haut-parleurs et l’acoustique de l’habitacle façonnent ensemble le son qui parvient à chaque occupant.

De la source au son

La musique peut provenir de la radio, d’un fichier local, d’un service de streaming, de l’audio Bluetooth, de l’audio USB ou de la projection d’un téléphone. L’unité principale décode cette source et la transmet à un processeur de signal numérique. Celui-ci peut répartir les fréquences entre les transducteurs, corriger la synchronisation et la réponse en fréquence, créer des canaux surround, gérer des zones sonores et adapter le mixage à la vitesse ou au bruit dans l’habitacle. Les amplificateurs de puissance alimentent ensuite les haut-parleurs.

Le système audio automobile doit aussi gérer les appels, les assistants vocaux, les signaux de stationnement et les instructions de navigation. Android Automotive, par exemple, classe les flux selon leur usage et peut acheminer, mélanger ou atténuer un flux lorsqu’un autre, plus important, exige l’attention. Les sons d’alerte essentiels à la sécurité peuvent être générés ou mélangés hors du système d’exploitation d’infodivertissement afin que la défaillance d’une application ne puisse pas les couper. Android Open Source Project: Automotive audio overview

Cette architecture explique pourquoi un système aux caractéristiques publiées modestes peut offrir un son cohérent, tandis qu’un grand nombre de haut-parleurs ou une puissance impressionnante en watts peut malgré tout donner un résultat inégal.

Les haut-parleurs et leur emplacement

Les transducteurs sont optimisés pour différentes parties du spectre audible :

Les tweeters reproduisent les hautes fréquences et sont souvent placés en hauteur dans les portes, la planche de bord ou les montants.
Les haut-parleurs médiums couvrent une grande partie du spectre qui porte les voix et les instruments.
Les woofers reproduisent les basses fréquences et nécessitent une membrane plus grande et un débattement plus important.
Les subwoofers prennent en charge les fréquences les plus graves, généralement avec un caisson et un canal d’amplification dédiés.

Un haut-parleur coaxial réunit plusieurs transducteurs dans un même ensemble. Un système à éléments séparés les dissocie afin de donner au constructeur davantage de liberté pour leur emplacement et leur orientation. Aucune de ces appellations ne garantit la qualité ; la conception du filtre, l’installation et l’étalonnage restent déterminants. JBL: Coaxial and component car speakers

Les portes offrent de l’espace aux transducteurs plus grands, mais constituent un environnement difficile sur les plans mécanique et acoustique : vitres, joints, panneaux de garniture et variations de pression dans l’habitacle peuvent provoquer des vibrations ou des fuites acoustiques. Un emplacement dans la planche de bord ou le montant A peut rapprocher les hautes fréquences du niveau des oreilles, tandis que des haut-parleurs centraux peuvent stabiliser les voix et les instructions près du milieu du pare-brise.

Les haut-parleurs d’appuie-tête raccourcissent le trajet acoustique jusqu’à un occupant. Ils peuvent faciliter la localisation des instructions de navigation ou des appels et permettre des zones d’écoute distinctes, mais un haut-parleur en champ proche ne remplace pas automatiquement un système bien intégré à l’habitacle.

Amplificateurs et traitement numérique

Le nombre de canaux d’un amplificateur indique combien de sorties il peut commander indépendamment. Sa puissance nominale n’a de sens qu’avec les conditions d’essai : puissance continue ou de crête, impédance de charge, tension d’alimentation, plage de fréquences et distorsion admissible. Deux constructeurs peuvent publier des puissances en watts incomparables pour des systèmes dont les performances sont similaires en usage normal.

Le traitement numérique du signal est au cœur des systèmes audio d’origine. Ses fonctions courantes comprennent :

des filtres qui envoient à chaque transducteur une bande de fréquences adaptée ;
l’égalisation de la réponse de l’habitacle et des haut-parleurs ;
l’alignement temporel afin que les sons issus de distances différentes atteignent une position d’écoute de manière cohérente ;
la gestion de la plage dynamique et des graves ;
la compensation des variations du bruit de roulement ou du vent ;
l’élargissement stéréo ou le rendu multicanal ; et
des zones audio distinctes pour différents sièges.

Les formats immersifs peuvent transporter davantage d’informations spatiales que la stéréo classique, mais le seul logo ne révèle pas la qualité avec laquelle un habitacle précis a été mesuré et réglé. La disponibilité de la source compte également : un système ne peut pas reconstituer les détails ou les informations de canal que le service, la connexion ou l’enregistrement choisi ne fournit pas.

Ce qui change dans un véhicule électrique

L’absence de bruit de combustion rend les passages calmes et les défauts de faible niveau plus audibles à basse vitesse. Elle ne rend pas le véhicule électrique silencieux. Les chocs des pneus, la texture de la route, le vent, les mouvements de suspension, les pompes, le système de climatisation et les sons de la chaîne de traction électrique prennent davantage d’importance à mesure que la vitesse et la charge évoluent.

L’ancien article EVKX affirmait qu’une batterie de véhicule électrique fournissait automatiquement au système audio une alimentation plus propre et plus stable qu’un alternateur. C’est trop simpliste. L’infodivertissement et les amplificateurs fonctionnent normalement par l’intermédiaire d’un réseau électrique basse tension et d’une conversion DC-DC ; leurs performances dépendent de la conception complète de l’alimentation, de la mise à la masse et de l’amplificateur. La batterie de traction haute tension ne garantit pas directement une distorsion plus faible.

L’architecture d’un véhicule électrique peut créer de nouveaux emplacements pour les haut-parleurs, mais les batteries, les structures anticollision, les conduits HVAC, les mécanismes de porte et les exigences de chargement continuent de contraindre la conception. Un système doit être évalué dans l’habitacle terminé, plutôt qu’à partir d’une hypothèse générale sur l’architecture des véhicules électriques.

Gestion active du bruit

Le contrôle actif du bruit de roulement utilise des capteurs, des microphones, un traitement et le système audio pour générer un contre-signal visant certaines composantes sonores. Bose décrit une solution de série qui emploie des accéléromètres et des microphones afin de traiter les bruits de la route, des pneus et du châssis sur une plage de fréquences. Bose Automotive: Active sound management

Cette technique connaît des limites physiques. Elle est particulièrement efficace sur les bruits prévisibles aux positions pour lesquelles le système a été étalonné ; elle ne peut supprimer chaque son transitoire dans tout l’habitacle. Un mauvais étalonnage peut aussi modifier la pression ressentie ou l’équilibre tonal. Si le véhicule le permet, écoutez avec la fonction activée puis désactivée.

Ce que les caractéristiques ne révèlent pas

Le nombre de haut-parleurs peut inclure de petits transducteurs au rôle très limité. La puissance de l’amplificateur ne révèle ni la distorsion, ni la réserve dynamique, ni la puissance qui atteint chaque canal. Un système de marque peut utiliser du matériel et un étalonnage propres à chaque modèle ; un même logo peut donc correspondre à des résultats différents dans deux véhicules.

Pour effectuer un essai d’écoute utile :

désactivez l’égalisation de démonstration exagérée et comparez à volume égal ;
utilisez une source familière de haute qualité au lieu de juger uniquement la piste de démonstration intégrée ;
recherchez des voix parlées claires, des voix chantées stables au centre et des graves qui s’arrêtent nettement ;
essayez les sièges avant et arrière ;
augmentez la vitesse du véhicule et celle du ventilateur de climatisation ;
vérifiez si la navigation, les appels et les signaux d’alerte interrompent les médias de façon judicieuse ;
testez des sources téléphoniques filaires et sans fil ; et
confirmez la qualité de streaming, les formats surround et les services connectés qui nécessitent un abonnement.

Le meilleur système n’est pas nécessairement le plus puissant. C’est celui qui reste équilibré, intelligible et exempt de vibrations parasites gênantes aux places et dans les conditions qui comptent pour son propriétaire.