C'est assez amusant, les HPs. Quand on en met un dans une salle un peu grande, ou peu réverbérante, on se rend compte que bouger devant ou autour du HP change sacrément le son qu'on entend. Notamment, passer à coté ou derrière le baffle, par rapport à juste devant, ca change sacrément. De même, mettre ses oreilles dans l'axe du HP (soit en se couchant par terre, soit en surélevant le baffle, soit en l'inclinant).
C'est un phénomène utilisé lors des prises de son, selon le placement du micro on change assez radicalement la couleur du son repris.
Autre chose : ton simulateur est actuellement un simulateur d'enceinte + micro. Tu n'as peut-être pas d'autres micros sous la main, mais si tu as l'occasion, refait les mesures avec un micro très différent du SM-57 (un micro statique, ou un micro basse), là aussi les résultats risquent d'être différents.
EDIT : c'est là que je me rend compte que bosser dans l'audio, c'est sympa, mais ca frustre un peu. Je dois me retenir très fort pour ne pas vous parler de ce que je fait au taf, j'ai pas le droit (confidentialité oblige). Sachant que là, ca tape pile dans le domaine...

Du coup je me ratrape comme je peux en vous donnant des pistes de réflexion.

Là notamment, vous partez dans une démarche consistant à comparer deux enregistrements. Il va donc de soi que la qualité de l'enregistrement de l'enceinte va jouer, pour analyser les résultats en fréquence. N'oubliez donc pas que dans une prise de son micro, beaucoup de paramètres jouent : le volume sonore (qui peut faire saturer, ou pas, le HP), l'acoustique de la salle, le micro, son placement...