1-1-3-8 : Effet Doppler

Mise à jour : 4 février 2026, Antidote 12.

 

Pourquoi ce chapitre ?

L'idée m'est venue suite à la lecture d'un chapitre similaire sur le forum bleu.
La théorie pour la théorie ne m'intéresse pas.
Ce qui est important, ce sont les conséquences de cette théorie sur nos haut-parleurs.
C'est dans ce sens-là que j'ai construit mon chapitre, il y a de "bonnes surprises" possibles dans le choix des haut-parleurs.

 

Source :

Chat IA de Qwant, mon moteur de recherche habituel.
Il n'y a pas de plagiat par rapport au sujet dans le forum bleu, j'ai vérifié toutes les formules avec mes sources.

 

Principes de base :

Effet Doppler :
Variation perçue de la fréquence (ou de la longueur d’onde) d’une onde lorsqu’il y a un mouvement relatif entre la source d’onde et l’observateur.

Applications courantes :
Radars, astrophysique (déplacement des étoiles), médecine (échographie Doppler), sonorisation (son de sirène).

 

Formule générale :

F_obs = F₀ * ( V_onde + V_obs ) / ( V_onde + V_src )
avec
F_obs = Fréquence perçue par l’observateur.
F₀ = Fréquence émise par la source.
V_onde = Vitesse de propagation de l’onde dans le milieu, 343.711 m/s pour le son dans l’air.
V_obs = Vitesse du récepteur vers la source, positif si l’observateur se rapproche.
V_src = Vitesse de la source vers l’observateur, positif si la source s’éloigne.

 

Convention de signe :

• Si le récepteur se rapproche de la source, V_obs > 0.
• Si la source se rapproche du récepteur, V_src < 0.
• Si les deux s'éloignent, les deux termes sont < 0.

​

Cas particuliers :

Observateur fixe, source en mouvement :
C'est le cas de l'auditeur assis dans son fauteuil, avec la membrane du haut-parleur qui bouge.
F_obs = F₀ * V_onde / ( V_onde + V_src )

 

Un exemple de calculs avec le FOSTEX FE103 SIGMA :

Prenons un haut-parleur large bande de 10 cm, un FOSTEX FE103 SIGMA, monté dans 26.5 L avec un évent accordé à 48.5 Hz.
C'est "la petite audiophile" décrite dans la revue l'Audiophile N°31 de février 1984.
À 92 dB, valeur choisie arbitrairement, le déplacement maximum de la membrane est de 1.92 mm à 60.8 Hz.

La vitesse maximum de la membrane à 60.8 Hz est de 2 * Pi * 60.8 * 0.00192 = ±0.733 m/s = V_svr.

La célérité du son est de 343.711 m/s = V_onde, avec les paramètres par défaut dans le site.

Variation de fréquence à F₀ = 1000 Hz : F = 1000 * 343.711 / ( 343.711 + 0.733 ) = 997.9 Hz.

Variation de fréquence à F₀ = 1000 Hz : F = 1000 * 343.711 / ( 343.711 - 0.733 ) = 1002.1 Hz.

Une différence de ±2.1 Hz.

Je préfère utiliser la formule : delta_F₀ = 1000 * ( 343.711 / ( 343.711 ± 0.733 ) - 1 ) = ±2.1 Hz.
Je trouve ce résultat direct beaucoup plus parlant !

 

Les choses ne sont pas si simples :

Le calcul de l'effet Doppler demande un déplacement de la membrane, et la fréquence associée à ce déplacement.
L'idée de base est de prendre le maximum du déplacement de la membrane, et la fréquence associée.
Regardons la courbe de déplacement de la membrane pour l'ALTEC 416-8B dans 251.74 L, accord à 36.4 Hz.
C'est un alignement LEGENDRE.

 

Le maximum de déplacement de la membrane est calculé avec l'outil Bass-reflex à 49.3 Hz.
Le déplacement maximum est de 3.30 mm, c'est le Xmax du haut-parleur.
Ces valeurs permettent de calculer un effet Doppler à 1000 Hz de ±0.34 Hz à 92 dB.

Mais si nous regardons la courbe à 51 ou 52 Hz au lieu de 49.3 Hz, le déplacement ne change pratiquement pas, la fréquence augmente, donc l'effet Doppler sera plus grand.
Un calcul par itérations permettra de trouver, en suivant la courbe de déplacement rouge, la fréquence et le déplacement de la membrane pour lequel l'effet Doppler sera maximum.
Ce sera la valeur de comparaison des haut-parleurs entre eux, l'effet Doppler maximum calculé à 92 dB.

Cela n'a rien d'intuitif de prévoir, sans calcul, à quelle fréquence l'effet Doppler sera maximum !
La même méthode sera aussi appliquée aux enceintes closes, avec où sans la transformée de Linkwitz, cela enlève une très belle épine du pied pour le choix de la fréquence.

Pour notre exemple, l'effet Doppler à 1000 Hz est de ±0.36 Hz, avec le Xmax relevé à la fréquence de 58.7 Hz.
Ce n'était pas inutile de faire des itérations de calculs, regardez la courbe de déplacement, rien ne le laisse deviner.

 

Le calcul est aussi réalisé dans l'outil de calcul des enceintes closes.

Le calcul à 92 dB permet de comparer les haut-parleurs entre eux, ce qui ne serait pas le cas avec un calcul à SPL maximum.
Peu nous importe la valeur maximale de l'effet Doppler, la valeur à 92 dB permet de bien choisir le haut-parleur, si vous retenez ce critère.

 

Quelques exemples calculés :

Pour avoir une idée de la pertinence du calcul de l'effet Doppler, il faut regarder les résultats de plusieurs haut-parleurs bien ou mal choisis.
J'ai mis quelques valeurs dans le tableau ci-dessous, mais ce n'est pas la méthode de comparaison la plus pertinente.

Ce qui est pertinent et rapide, c'est d'aller lire les valeurs dans les plans d'enceintes.
Vous regardez, par exemple, les 38 cm, et, en moins de 5 minutes, vous aurez une idée juste des valeurs qu'il est possible d'avoir, les bonnes surprises et les moins bonnes.
C'est qui est affiché dans la partie basse du tableau, avec 5 références sélectionnées, le 416-8B a été calculé avec l'outil bass-reflex.

 

Conclusion :

Pour un diamètre de haut-parleur donné :
Plus la fréquence de coupure à -3 dB est basse, pour des haut-parleurs différents, plus l'effet Doppler est grand.
La fréquence de coupure à -3 dB suit assez bien la fréquence d'accord Fb, la conclusion s'applique aussi pour Fb.
La transformée de Linkwitz dégrade finalement assez peu l'effet Doppler.
Un changement de fréquence d'accord, pour le même haut-parleur dans le même volume, ne change pratiquement rien sur l'effet Doppler.

Grande surface, petit déplacement, niveau sonore raisonnable, et vous oubliez totalement l'effet Doppler.
La voie de la sagesse ?
Nos outils de simulation ne sont de toute façon valables qu'en petits déplacements.

 

Dôme Acoustique