Les vibrations sont l’un des moyens à la disposition du (sim)racer pour avoir des informations concernant son véhicule : motorisation, relief de la route, glissement des pneus, déclenchement de l’ABS… Grace entre autres aux Bass Shakers, voilà autant de retours haptiques nouveaux ou en complément de l’image et du son.
Cet article présente le concept de vibration, les causes principales dans une voiture et les moyens techniques de les reproduire en sim racing.
De la notion de vibration
Les vibrations sont de petits mouvements le long d’un axe, perceptibles dès ~1Hz, jusqu’à ~150Hz. La fréquence des vibrations les place entre les mouvements et les sons.
Les unités utilisées pour mesurer les vibrations sont les mêmes que pour l’audio : la fréquence en Hz et amplitude en m.s-2. Le couple (la force mécanique multipliée par la distance parcourue) est souvent renseigné en lbs.ft = 14.88 g.cm = 1.36 Nm.
Les principales sources de vibrations dans une voiture
IRL, les sources de vibrations sont nombreuses, d’ailleurs les industriels livrent une lutte permanente contre ces sources d’inconfort !
En simracing, les vibrations disponibles vont surtout dépendre de la télémétrie (plus ou moins ouverte) du jeu et du logiciel utilisé pour générer les vibrations.
Généralement, on dispose des informations suivantes :
- Régime moteur
- Glissement des pneus
- Relief de la route : texture et bosses
- Mouvement des suspensions
- Passage de vitesse (gear shift)
- Vitesse ratée (missed gear / gear grinding)
- Chocs selon les 3 axes surge / sway / heave
- Accélérations : surge et sway
- TC actif
- ABS actif
- Traction Loss (perte de traction arrière)
- Roue bloquée
- Vitesse des roues
Moteurs, Bass shakers, Butt kickers : le matos pour faire vibrer votre châssis
Différentes technos sont disponibles pour vous faire vibrer, on les choisira en fonction de la puissance, de la taille.. et du budget.
Les Moteurs vibreurs
- Une masse “force” à chaque rotation, la fréquence de la vibration est proportionnelle à la vitesse du moteur. Cette techno est la moins efficace (une seule harmonique, temps de montée long, faible puissance) elle n’est pas détaillée dans la suite de l’article.
Exemples de produits avec moteurs vibratoires
Bass Shaker, HPR et autres Butt Kickers
- Le principe est le même principe qu’un haut parleur audio, mais ici c’est une masse qui se déplace, au lieu d’une membrane. L’énergie transmise est mécanique et non acoustique.
Ces systèmes offrent des vibrations plus riches que les moteurs vibratoires, ils sont plus puissants, ils ne souffrent pas de latence… La suite de l’article se concentre sur cette technologie.
Petits ou gros vibreurs ?
Deux écoles s’affrontent dans le monde des BS :
- Utiliser des gros vibreurs sur le châssis
- Utiliser des petits vibreurs près du corps
- (un peu tout mélanger)
Les avantages et inconvénients sont résumés ci-dessous :
| 🙂 | 😟 | |
|---|---|---|
| petit BS |
|
|
| GROS BS |
|
|
Les gros BS posent une difficulté : les vibrations se diffusent énormément dans le châssis, il est souvent difficile de distinguer un BS positionné en position avant gauche d’un BS positionné en avant droit.
Comparatif des Bass Shakers du commerce
On regardera différents aspects techniques :
- Poids de la masse en mouvement : la puissance maximale des vibrations est directement proportionnelle
- Impédance d’entrée (Ω) et puissance électrique consommée (W) : tout comme en audio il faut en tenir compte pour dimensionner l’ampli. Tout comme en audio, on peut faire des montage de BS seul, en série ou en parallèle.
- Plage de fréquence : généralement entre 10Hz et 80Hz; on pourra utiliser le matériel légèrement au-delà.
- Fréquence de résonance : là où, à puissance électrique égale, se situe le pic de puissance mécanique. Généralement autour de 30Hz.
| Fabricant | Référence | Prms – I | Plage f | f réso. | Force pic | Poids masse | Poids total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dayton Audio | BST-1 | 50W – 4Ω | 10-80Hz | 30Hz | 30lbs/ft | ? | 1700g |
| Dayton Audio | TT25-8 | 15W – 8Ω | 20-80Hz | 40Hz | 7.5lbs/ft | ? | ? |
| Dayton Audio | TT25-16 | 15W – 16Ω | 20-80Hz | 40Hz | 7.5lbs/ft | ? | ? |
| Dayton Audio | BST-2 | 35W – 4Ω | 10-80Hz | 30Hz | 25lbs/ft | ? | 907g |
| Dayton Audio | BST-300EX | 300W – 4Ω | ? | ? | ? | ? | 2268g |
| Simagic | HPR | 20W – 27Ω | 23-37Hz (best) | ? | ? | ? | 300g |
| BUTTKICKER | BK mini LFE | 125W – 4Ω | 5-200Hz | 60-80Hz | ? | 170g | 910g |
| BUTTKICKER | BK CONCERT | 750W- 2Ω | 5-200Hz | ? | ? | 1480g | 5000g |
| BUTTKICKER | Gamer PRO | 150W – 2Ω | 10-300Hz | ? | ? | 453g | 1360g |
| BUTTKICKER | LFE | 750W- 4Ω | 5-200Hz | ? | ? | 1480g | 5000g |
| BLANKO | BS-102 | 50W – 4Ω | 25-55Hz | ? | ? | 200g | 900g |
| SINUSLIVE | BassPUMP III | 50W – 4Ω | 5-100Hz | ? | ? | ? | 875g |
| EARTHQUAKE | MiniQuake | 300W – 4Ω | 15-200Hz | ? | ? | ? | 1500g |
| RECKHORN | BS-200i | 100W – 4Ω | 5-150Hz | 35Hz | ? | ? | 1200g |
La fréquence de résonance augmente souvent avec la puissance, la fréquence min atteignable diminue avec la masse du vibreur.
Comptez 2 x Puissance RMS pour dimensionner la puissance de l’ampli.
Attention, la réponse et loin d’être constante, avec des pics à la fréquence de résonnance du vibreur :
Où mettre les vibreurs ?
De nombreux endroits sont possibles pour brancher des vibreurs, cela va dépendre de vos besoins :
| Position | Canaux | Nombre de vibreurs et taille | Utilité |
|---|---|---|---|
| Sous ou Derrière le siège | 1 | 1 x Gros | Motorisation, Relief, Chocs |
| 4 coins du châssis ou 2 sur les côté du siège et 2 sur les côtés du pédalier | 4 | 4 x Gros | Informations relatives aux roues |
| Avant, Arrière, Droite, Gauche du châssis | 4 | 4 x Gros | Motorisation, Chocs |
| Shifter | 1 | 1 petit sur le levier ou un moyen sur le shifter | Motorisation, gear shift, gear missed |
| Embrayage | 1 | 1 petit | Motorisation |
| Frein | 1 | 1 petit | ABS, Relief, Friction des freins |
| Accélérateur | 1 | 1 petit | Motorisation |
| Dos du siège | 2 (L/R) | 2 petits | Motorisation, Accélérations |
| Assise du siège | 2 (L/R) | 2 petits | Motorisation, Accélérations |
| Plancher (sous les talons) | 2 (L/R) | 2 petits | Relief |
Ci-dessous, des exemples d’installations de bass shakers sur des sim rigs :
Coté PC
Connecter les bass shakers au PC
Les Bass Shakers ne se connectent pas directement à un PC, il faut utiliser un (des) ampli(s) audio – de préférence spécialisé pour les basses que vous brancherez à la sortie de votre (vos) carte(s) son.
Une carte son aura de 2 à 8 sorties (de stéréo à 7.1). Vous pouvez utiliser autant de cartes son que vous voulez, elles pourront êtres intégrées, connectées PCI ou en USB.
Logiciels dédiés aux vibrations : l’interface entre le jeu et votre cul
Les vibrations ne sont pas générées par le jeu mais par des logiciels tiers qui utilisent les données de télémétrie. Par exemple, on ne sait pas à quelles fréquences vibre le moteur, on connaît simplement son rpm. Le talent des développeurs fait le reste.
De nombreux logiciels de Simracing proposent un module pour gérer les vibrations, exemple avec 4 softs-qui-commencent-par-« sim » :
Les logiciels ont des rendus plus ou moins convaincants, on les choisira en fonction des vibrations disponibles, des possibilités de réglages, du nombre de cartes son pilotables… et à la fin, c’est SimHub qui gagne, pour ses possibilités de customisation.
Deux modules de simhub sont dédiés aux vibrations : ShakeIt Motors, pour les moteurs types Fanatec v3; et ShakeIt Bass shaker, pour les bass shakers, les Butt kickers, voire le module HPR de Simagic sans son boitier de commande.
Limiter la diffusion des vibrations
Pour limiter la diffusion de vibrations il faudra isoler les parties mécaniques du châssis, avec de complexes assemblages de caoutchouc et de ressorts qui ont un impact significatif sur la complexité et le flex du châssis.
Dans tous les cas, il est conseillé d’isoler votre simulateur du sol.
Mousse d’absorption des vibrations, pour la paix des voisinages
Équiper son châssis de bass shakers : la liste de courses
Pour vous aider à vous équiper, vous trouverez ci-dessous quelques exemples de bass shakers, amplis et carte son du commerce. Les composants présentés sont des exemples, d’autres références sont évidemment disponibles.
| Référence | Type | Utilisation possible | Prix | Boutique |
|---|---|---|---|---|
| DAYTON AUDIO BST-1 50W | BS | Roues, Siège, Pédalier | 54€ | audiophonics |
| DAYTON AUDIO BST-300EX 300W | BS | Roues | 89€ | audiophonics |
| DAYTON AUDIO TT25-8 15W | BS | Pédales, Shifter, intérieur du Siège, Pédalier | 16€ | audiophonics |
| Simagic HPR 50W | BS | Pédale de frein, Pédalier | 89€ | rseat |
| BUTTKICKER mini LFE 125W | BS | Coins du châssis | 220€ | chefjeffbezos |
| BUTTKICKER BKA-130-CI | Ampli | ampli 90w | 95€ | rseat |
| Douk Audio | Ampli | ampli 4 x 50W | 99€ | chefjeffbezos |
| Fosi audio M03 | Ampli | ampli 300W | 89€ | chefjeffbezos |
| Nob sound G2 | Ampli | ampli 100W | 78€ | chefjeffbezos |
| LogiLink Sound Box | Carte son | 8 sorties, USB | 48€ | chefjeffbezos |
Côté tarifs, un système simple avec un gros BS sous le siège coutera dans les 300€, comptez 500€ pour un système avec 4 BS moyens dans les coins, 650€ pour 4 BS moyens et 4 petits, 1000€ pour un système ultr-complet à 16 sorties (4BS moyens et 12 petits repartis sur le châssis et les accessoires).
Le coût n’est pas anodin, mais il reste très faible par rapport aux autres solutions disponibles pour vous immerger (châssis dynamiques par exemple).
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Ingénieur en système embarqué de formation, tombé dans les jeux de bagnole depuis la master system, je passe plus de temps à bricoler mon simulateur qu’à le conduire. Un objectif : mettre en œuvre les technologies disponibles pour flirter avec les limites de la simulation.
