Reproduction du son, amplis, hauts

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R IO 2 0 0 9 - 2 0 1 0
Animateur : Guy PANNETIER
Atelier « son »
Séance 6
A) Depuis toujours l’homme a rêvé de pouvoir « enfermer » le son
dans une boîte, pour pouvoir l’écouter ensuite.
Depuis de millénaires, l’homme a rêvé de pouvoir apprivoiser, le son, les
images pour pouvoir les conserver et les faire revire.
Hélas, pendant très longtemps, ces informations sont restées fugitives
insaisissables. Seul la mémoire pouvait les capturer et les mettre dans la
boîte à souvenir.
Nous avons bien de la chance de vivre à notre époque. Les grandes
découvertes viennent d’être faites, les machines moderne, l’industrialisation
elle aussi toute fraîche, viennent de nous faire faire des pas de géants.
Les progrès réalisés en un siècle dépassent tout ce qui avait pu être réalisé
durant des millénaires.
Aujourd’hui, Il y a un tel choix, pour enregistrer du son, des images, que
nous ne savons plus ou donner de la tête et que nous oublions presque
l’électricité, l’électronique, l’aviation, etc… ont vu le jour du temps de nos
pères.
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Séance 6: Restitution du son
Guy PANNETIER
A) Historique de l’enregistrement sonore
Le premier pas, pour la conservation du son, nous le devons à un Français
Edouard-Léon Scott de Martinville .
En 1857, il inventa une machine qui permettait d’enregistrer les sons: la
phonautographe.
Entièrement mécanique (il faudra attendre 1910, pour que l’invention du
tube électronique, par Lee De Forest, pour disposer d’amplificateurs) cette
machine canalisait le son par un cornet, au bout duquel une membrane
récupérait les vibrations et les transmettait à un stylet.
Le stylet inscrivait le signal sur un cylindre de papier enduit de noir de
fumée.
Bien que très frustrant, car si le système était bien capable d’enregistrer le
son, il n’y avait aucun moyen de le restituer, plusieurs de ces systèmes se
vendirent….sans, pour autant, faire la fortune de son auteur.
Il faudra attendre 2008, pour que la science moderne avec ses scanners et
toute la puissance de calcul actuelle, puisse nous faire écouter les
messages de ces précieuses feuilles de papier.
Le tout premier message sonore enregistré, dans l’humanité, est la
première phrase de la chanson « au clair de la lune » chantée par
Edouard-Léon Scott de Martinville lui-même.
C’est un témoignage bien émouvant….
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Quelques années plus tard, en 1870, Edison inventa le « Phonographe »,
appareil capable de reproduire des sons enregistrés sur des cylindres en
cire. Ces appareils furent produits en série.
Voir photo ci-dessous:
De 1870 à 1895, ce fut une période riche en inventions où l’on retrouve des
noms comme celui de Charles Cros.
1895 Naissance du gramophone: un disque remplace le cylindre.
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La faible vibration, recueillie par la membrane excitée par un stylet en
contact avec les sillons, avait besoin d’être amplifiée. C’est le rôle du
pavillon. Aujourd’hui encore, ce procédé est une utilisé dans des
installations modernes: tweeter d’aigus.
REVOLUTION : Naissance de l’électronique
Un homme allait bouleverser le monde tranquille de la
mécanique avec une invention révolutionnaire: la
triode! En 1907.
Cet homme, c’est Lee de Forest (1873 – 1961) génial
inventeur qui déposa plus de 300 brevets.
La triode est le premier maillon de l’électronique qui
permette d’amplifier un signal électrique.
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Si l’on veut profiter de l’apport de l’électronique, il faut 2 autres maillons
essentiels: Le microphone et le haut parleur.
Le premier microphone est inventé en 1877 par Emile Berliner. Le
premier réellement exploitable, est celui créé, en 1920 par Alexander
Graham Bell.
La première émission de TSF (pour le public) a eu lieu en 1921 depuis la
tour Eiffel.
Les récepteurs ressemblaient à celui-ci-dessous:
Le haut-parleur en col de cygne hérite des techniques de reproduction du
son de l’époque: pavillon amplifiant le son provenant d’une membrane.
La membrane au lieu d’être excitée par un stylet, est excitée par une
petite bobine (de la même manière que les écouteurs téléphoniques, il y a
quelques années).
Etant donnée la grande impédance de la bobine, celle était placée
directement en charge dans le circuit d’anode.
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Le son, héritant des technologies précédentes, hérite, aussi, de tous ses
défauts: peu puissant, nasillard, directif.
Il manque un maillon essentiel pour trouver un son de qualité: un bon hautparleur.
Né trop tôt…. En 1877, Ernst Wermer Siemens dépose un brevet pour un
haut-parleur tel que nous le connaissons: cône en carton mû par une bobine
mobile plongé dans un champ magnétique. Malheureusement à cette
époque, il n’existait pas de source électrique capable d’actionner sa géniale
invention… qui resta dans l’oubli.
En 1924, Rice et Kellog de la Générale Electrique, construisirent un hautparleur à bobine mobile, qu’ils brevetèrent, associé à un amplificateur
délivrant 1 Watt.
En 1928, Philips construit le premier Haut-parleur à aimant permanent , tels
que nous les connaissons aujourd’hui.
Haut-parleur Philips à aimant permanent
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B) Les Haut-parleurs, aujourd’hui
B) 1. Les Haut-parleurs, dynamiques
Aujourd’hui, la très grande majorité des HP sont à bobine mobile, comme
l’était celui de M. Siemens.
Ils sont basés sur le principe de Laplace: Un fil électrique, parcouru par un
courant, et plongé dans un champ magnétique reçoit une poussée.
La force exercée, le champ magnétique, le courant sont représentés par
des vecteurs portés par 3 axes perpendiculaires entre eux.
Pour s’en souvenir: la règle des 3 doigts, de la main droite ; on a dans
l’ordre F B I.
Voici une animation illustrant les forces de Laplace:
http://artic.ac-besancon.fr/Sciences_physiques/tice/Laplace TICE/Laplace1.htm
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Voici une vue en coupe d’un haut-parleur électrodynamique:
Voici une animation illustrant le principe du haut-parleur
http://www.laurentdumeix.fr/haut-parleur-fonctionnement-001
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Voici les parties fixes du haut-parleur: le saladier destiné à maintenir la
membrane et le circuit magnétique destiné à créer un champ magnétique
dans l’entrefer.
N
S
S
Vue de face
S
N
S
S
Entrefer
AIMANT
Le circuit magnétique est composé essentiellement d’un aimant permanent
annulaire, les pôles étant sur chacune de ses faces. (en violet sur la figure)
Des pièces polaires (en bleu clair et violine sur la figure) en fer doux
concentrent le champ magnétique dans une zone appelée l’entrefer.
Les flèches rouges représentent le champ .
C’est donc dans l’entrefer circulaire (pas, par hasard!) qu’il faut placer un
conducteur traversé par un courant si l’on veut bénéficier de la force de
Laplace.
Comme on peut le voir, sur la figure, ce conducteur aura la forme d’un
cercle, alors… pourquoi ne pas continuer et en mettre plusieurs?
Cela s’appelle simplement une bobine…
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Déjà, on constate que l’on va être face à un premier dilemme:
1)Pour que le champ soit puissant, il faut que l’entrefer soit le plus petit
possible….
2)Si l’on veut que notre HP soit performant il faut que les pertes par
résistance ohmique de la bobine soit les plus faible possibles… ce qui
impose de prendre un fil de gros diamètre.
Malheureusement, on ne peut pas satisfaire ces 2 exigences: mettre un fil le
plus gros possible dans un endroit le plus petit possible: Il va falloir trouver
un compromis.
Regardons maintenant la partie mobile (active) du haut-parleur:
En bleu foncé, ce qui doit être très rigide: la
bobine solidaire d’une membrane qui est
chargé de transmettre son mouvement aux
molécules d’air.
En jaune : les suspensions qui doivent être
très souples. La plus importante est celle qui
est près de la bobine et qui est chargée de la
centrée dans l’entrefer: le spider.
Le spider et la calotte posée au fond de la
membrane, protègent l’entrefer. En effet, si
des particules étrangères venaient se placer
entre les pièces polaires et la bobine, elles
gêneraient le déplacement de cette dernière
en risquant de l’endommager.
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Voici la photo d’un HP actuel: on distingue très bien les parties que nous
avons détaillées auparavant: circuit magnétique (aimant +pièces polaires),
saladier, spider, membrane et suspension avant.
Reproduire du son n’est pas chose simple: on va encore être confronté à un
autre compromis:
a)Pour retransmettre correctement les fréquences basses, il faut déplacer
un important volume d’air: volume déplacé= produit de la surface
d’ouverture du HP par le déplacement de l’équipage mobile (donc de la
bobine). Il est très difficile d’obtenir des déplacements importants: ordre de
grandeur 1 Cm très difficilement plus. Il faut donc avoir la plus grande
surface de membrane possible. Cette membrane doit être aussi très rigide
pour ne pas se déformer sous les pressions engendrées.
b)Pour retransmettre correctement les fréquences élevées, l’équipage
mobile doit être extrêmement léger pour ne pas opposer d’inertie aux
déplacements rapides. Être léger, sans inertie ne va pas de pair avec être
grand et rigide. Aux fréquences élevées, les déplacements sont très faibles
(quelques microns, voire dizaine de micron) aux antipodes de ceux requis
pour les fréquences basses.
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Pour les niveaux sonores importants, avec une restitution fidèle, le
compromis ne donne pas satisfaction.
Il faut alors utiliser plusieurs HP spécialisés dans une partie du spectre de
fréquence à reproduire:
a)Boomer ou Woofer pour les fréquences basses, ils sont lourds et
volumineux.
b)Médium pour le milieu du spectre. Ils sont parfois séparés eux-mêmes en
2 catégories: bas-médium et haut médium.
c)Tweeter pour les fréquences élevées.
Boomer de 33 cm de diamètre
P = 300 Watts
Sensibilité = 90,39 dB
Tweeter
22 mm de diamètre
P = 15 Watts
Médium 86 mm de diamètre
P = 50 Watts
Les sensibilités vont de 83 dB à 100dB spl à 1 mètre pour une puissance de 1 Watt.
La caractérisation électrique est leur impédance Z, généralement: 4, 8, 16 Ω.
Leur défaut catastrophique: la résistance ohmique de la bobine (pertes par effet
Joule) environ 0,8 Z par exemple un haut parleur de Z = 8 Ω possède une
résistance interne de 6,4 Ω !
Ce sont davantage des réchauds que des agitateurs de molécule.
Il y a de la place pour de nouvelles inventions: à vous de jouer !
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B) 2. Les Haut-parleurs, Piézo électrique
On utilise les propriétés particulière d’un matériau: sous l’effet d’un courant
électrique il se déforme. Cette propriété est réversible: en déformant le
matériau, il génère une tension. Les 2 modes de fonctionnement ont trouvé
des applications:
a)Tension engendrant une déformation: beaucoup d’imprimante à jet
d’encre utilise ce principe pour projeter l’encre au travers des buses. Les
bruiteurs pour les jouets et les gadgets. Buzzers pour réveil, Haut-parleurs
d’aigus (tweeters). En cours d’étude actuellement: injecteurs de moteur de
voiture. Transducteur d’ultrasons.
b)Déformation engendrant une tension: certains micros d’entrée de gamme,
tête de lecture des électrophones à grande diffusion. Allume-gaz etc…
Voici une pastille de matériau
piézoélectrique, telle que l’on peut la
trouver dans de nombreuses applications
Voici un tweeter piézoélectrique.
La piézoélectricité génère des mouvements
de faible amplitude qui ne sont pas
appropriés à la restitution des fréquences
graves.
Par contre les fréquences élevées sont leur
domaine de prédilection.
Si la puissance est là, la qualité obtenue est
discutable. On les trouve sur des enceintes
de sonorisation, pas en HI-FI.
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B) 3. Les Haut-parleurs, à ruban
On utilise, comme dans les modèles à bobine mobile la force de Laplace.
Cette fois ci le conducteur est une fine feuille métallique placée dans
l’entrefer d’un aimant.
Cette feuille métallique est elle-même l’élément diffusant le son.
Comme il est difficile, d’avoir de grande surface et de grand déplacement,
cela l’empêche d’être un bon transducteur des fréquences basses.
Par contre, la très grande légèreté de la membrane le rend très efficaces
dans les fréquences élevées. La force qui produit le déplacement est en tout
point de la feuille identique ce qui évite les déformations.
On le trouvera principalement dans les tweeters.
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B) 3. Les Haut-parleurs, électrostatiques
Le Haut-parleur électrostatique utilise les forces de Coulomb qui
s’appliquent sur des objets ayant des charges différentes.
Ce principe est utilisé pour déplacer des feuilles métalliques séparées par un
diélectrique.
Dans l’histoire des haut-parleurs électrostatiques, il faut retenir le nom de
QUAD.
En 1957, cette société lance l’ESL-57 premier haut-parleur électrostatique.
Sa production dura pendant près de 28 ans.
Le lien suivant montre une « applet » mettant en évidence les forces de Coulomb:
http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/coulomb.html
Voici le très célèbre ESL-57
Voici les productions
actuelles de la société QUAD
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B) 3. Les Haut-parleurs, électrostatiques
Les Haut-parleurs électrostatiques large bande, comme ceux que nous
avons aperçus dans la page précédente, procurent une audition pure, sans
traînage sans coloration.
Cependant les basses sont faibles et leur puissance est limitée.
L’amplificateur doit être particulièrement stable, car au lieu d’avoir une
charge essentiellement selfique (comme avec les HP à bobine mobile) ici la
charge est capacitive(le HP électrostatique est essentiellement un
condensateur).
Le HP électrostatique est fragile et craint l’humidité.
Seule une élite d’inconditionnels de la qualité se laissent séduire…
Comme pour le HP à ruban, le HP électrostatique trouve sa place dans la
restitution des fréquences élevées; pour les mêmes raisons: pas d’inertie,
forces bien réparties sur toute la surface.
Tweeter électrostatique, vraisemblablement de la société Princeps.
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B) 3. Les Haut-parleurs, Ioniques
Et si on se mettait à rêver…. Plus de HP mais des molécules d’air qui
s’agiteraient toutes seules, finies les membranes qui se déforment, qui
traînent, etc… Enfin le HP idéal !
Les inventeurs du HP ionique ont eu exactement les mêmes pensées.
Comment fait-on ?
On utilise une bulle d’ait ionisé (plasma) chauffé par un courant HF (Haute
Fréquence) pour produire le son.
Pour modifier le diamètre de la bulle, on modifie puissance du courant HF.
L’inertie du système est pratiquement nulle ce qui lui permet de monter à
plusieurs centaines de Kilohertz.
Malgré la petite dimension de la bulle de plasma, la fréquence basse peut
descendre jusqu’à 3 à 5 kHz.
Le nom attaché au développement du HP ionique est celui de Siegfried Klein.
Voici un des premiers tweeter à plasma.
Le pavillon est nécessaire pour amplifier le
son produit par la bulle de plasma.
Vers 1981, la société MAGNAT, proposait
des enceintes avec des tweeters à plasma.
Ce sont les petites sphères grillagées, au
dessus de l’enceinte. Celles-ci produisaient,
en fonctionnement, une étrange petite
flamme bleue.
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B) 3. Les Haut-parleurs, Ioniques
Voici le dernier tweeter à plasma fabriqué par la société Magnat avec le
partenariat de SANYO.
Ces performances étaient:
Puissance: 80 Watts
Bande passante: 5 à 120 KHz !
Distorsion : 0,05%
Prix très élevé à l’époque, aujourd’hui à la revente 1300 Euros la paire!
On a longtemps reproché le fait qu’ils produisent de l’ozone.
Des laboratoires travaillent en ce moment sur des plasmas « froids », qui
n’ont toujours pas donné naissance à des réalisations commerciales.
Le dernier acteur en HP ionique est la société Acapella avec des produits aussi
cher que performant.
Pour votre curiosité, un petit clip amusant, montre le principe du HP à plasma
avec une réalisation expérimentale.
http://www.youtube.com/watch?v=rasp88nbsRw
Avant de passer aux enceintes, on peut regarder une expérience amusante
(sans rapport avec le son !) réalisée avec un haut-parleur et de la farine de
maïs:
http://www.chauffeurdebuzz.com/recette+monstre+farine+de+mais+eau+haut+parleur-6027
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C) Les enceintes
C) 1. Les enceintes: le problème
Quel le problème lié à l’utilisation d’un haut-parleur?
Si le HP produit l’onde souhaitée devant la membrane, il produit la même
onde en opposition de phase par sa face arrière…. Et quelque part elles vont
se rencontrer et s’annuler…Tout le problème est là!
J’ai bien connu, un ami perfectionniste, qui avait résolu le problème à sa
manière: en faisant un trou dans le mur de son salon pour y placer un HP.
De l’autre côté se trouvait un débarras, ce qui semblait tomber avec
beaucoup d’à propos. Malheureusement, le jour-même de son installation,
lorsqu’il referma la porte du débarras, il retrouva la membrane du hautparleur, par terre dans son séjour…. Depuis, il a acheté des enceintes…
Le plus simple est un panneau carré au milieu duquel se trouve le hautparleur.
On conçoit que ce dispositif n’est pas pleinement satisfaisant, car si l’onde
avant et arrière peuvent s’ignorer tant que la panneau les sépare, mais
ensuite elles auront toute la faculté de s’annuler de nouveau.
On comprend que fréquences basses seront annulées.
En effet l’atténuation va survenir dès que la longueur du panneau atteindra
λ/2 . Le ventre de la vibration étant au niveau du HP et les nœuds aux
extrémités du panneau.
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C) Les enceintes
C) 1. Les enceintes: le problème
Recalculons, rapidement les longueurs d’ondes obtenues à différentes
fréquences dans un air où la célérité du son est 340 m/sec.
F
λ
F
λ
F
λ
10
34 m
100
3,40 m
1000
34 Cm
20
17 m
200
1,70 m
2000
17 Cm
50
6,80 m
500
68 Cm
5000
7 Cm
80
4,25 m
800
43 Cm
8000
4,25 Cm
Le tableau ci-dessus a le mérite de resituer les ordres de grandeurs.
Si nous voulons restituer correctement des fréquences descendant jusqu’à
50 Hz… Il faut un baffle plan de 3,4m de côté ! Difficile de le faire rentrer
dans le séjour… d’autant plus qu’en stéréo il en faudra 2 !!!!
Un baffle, plus discret de de 34 Cm de côté, ne pourra « descendre » qu’à
500 Hz.
On note également que si le problème est crucial dans les fréquences
basses, il est beaucoup moins préoccupant dans les fréquences élevées.
Ce qui n’est pas passer à côté de l’attention de certains fabricants pour
proposer des ensembles « WAF compliant »!
Comment faire pour résoudre l’épineux problème de l’onde arrière?
La réponse est: l’enceinte.
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C) Les enceintes
C) 2. Les enceintes: les ésotériques
Nous allons voir, maintenant, quelques réalisations prestigieuses aussi
difficiles à loger dans son salon que dans son budget!
Pour ces réalisations, d’exception, on ne voit qu’une seule enceinte,
n’oubliez pas en stéréophonie il en faut 2, quant au home cinéma…..
Vous voyez, ci –dessus, une version moderne de la célébrissime et très
ancienne « Voix du théâtre ». A tous égard c’est un monument.
Pour vous donner une idée de l’échelle, le haut-parleur central fait 38 Cm de
diamètre. L’ancien modèle était d’un seul bloc, la version moderne prolonge
le pavillon des graves avec des panneaux articulés.
Le principe est celui du pavillon: l’onde avant est canalisé devant en
bénéficiant de l’amplification donnée par le rapport des surfaces. L’onde
arrière est confinée dans une charge close.
Si vous avez l’occasion de l’écouter, surtout n’hésitez pas! C’est
époustouflant! Ou alors n’y allez pas, car c’est difficile de dormir après!
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C) Les enceintes
Nous voyons, une autre réalisation monumentale que je ne connais pas.
Contrairement à la précédente, le grave ne bénéficie pas de l’amplification donné
par un pavillon.
Le HP doit assurer d’emblée la puissance dans les graves. Le choix c’est porté sur
un HP de grand diamètre à grande élongation.
C’est un choix délicat, car les grandes membranes ont tendance à se déformer
aux fortes puissance et leur comportement a tendance à se montrer peu
« dociles ». Il faut limiter leur utilisation à l’extrême grave.
Dans ce registre, les grands diamètres sont quasiment imbattables et ridiculisent
les caissons de basse actuels.
Un détail surprenant qui doit résulté d’un compromis , est l’espace important
que l’on trouve entre le bord du haut parleur et le bord de l’enceinte. La
tendance est de les réduire au maximum pour éviter les distorsions des effets de
bord. Je pense que le volume de la charge du HP est très important (impératif à
respecter) donc la place gagnée en largeur se serait retrouvée soit en profondeur
ou en hauteur.
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C) Les enceintes
Nous voyons, une autre réalisation particulière avec des oreilles de martien.
Si l’enceinte que nous apercevons n’a rien d’exceptionnel pour sa partie
registre grave: un HP de grand diamètre monté dans une enceinte « bassreflex » avec évent sur l’avant; par contre les « oreilles de martiens » nous
interpellent.
Je crois reconnaître les tweeters ioniques de la firme « acapella ». Le moteur est
une boule plasma dont les vibrations sont amplifiées par des pavillons qui lui
confèrent cet aspect d’extra terrestre.
Si ce sont bien eux (les tweeters ioniques) alors… j’ai vu le prix, à la pièce, avec
un nombre de zéros, en euros, dont je ne me souviens pas mais qui donne le
vertige et nous rend bien modestes….
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C) Les enceintes
C) 2. Les enceintes: solutions classiques
Nous allons voir des solutions classiques.
Les dessins proviennent du site commercial «toutlehautparleur.com ».
Enceinte close: toute l’onde arrière est
confinée dans une boîte close contenant de
l’absorbant.
Avantages: basses directes et dynamiques,
facile à réaliser.
Inconvénients: on perd la moitié de la
puissance du HP.
Enceinte Bass-reflex On récupère l’onde
arrière et on la ramène en phase, à l’avant,
avec évent.
Avantages: plus puissante, descend plus bas.
Inconvénients: évent délicat à régler, son de
tonneau.
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C) Les enceintes
Charge symétrique: toute l’onde arrière est
confinée dans un espace clos.
Avantages: Bon rendement descend très
bas.
Inconvénients: Difficile à réaliser, évent
délicat, impossible d’atteindre le bas
médium.
Système de caisson de basse très courant
dans le home-cinéma.
Pavillon avec charge arrière close.
Attention à la taille du pavillon si l’on
souhaite descendre dans le grave.
Couramment employé pour les unités
dédiées au médium et aux aigus.
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C) Les enceintes
L’escargot
Ce type d’enceinte reprend le principe du pavillon avec charge arrière close. Le
pavillon est enroulé sur lui-même.
Il s’agit, bien sûr, d’une vue de dessus: le labyrinthe ainsi formé est fermé dessus
et dessous par des panneaux plans.
Ces enceintes ont servies à sonoriser de grandes salles de cinéma au temps des
ampli à tubes et où il était rare d’avoir plus de 40 Watts en sortie d’ampli.
Celles que j’ai pu voir, faisaient environ 2 mètres de large, 1,5 mètre de
profondeur et autant de hauteur, les HP étaient des Vitavox d’un peu plus de 30
Cm de diamètre.
J’ai pu voir sur internet, des réalisations personnelles qui reprenaient le principe
mais dans des dimensions plus domestiques (cachées derrière des cadres)
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C) Les enceintes
C) 2. Les enceintes: solutions « WAF compliant »
Seule l’imagination limite le nombres de solutions possibles.
Par contre une grande constante demeure: Pour obtenir des fréquences graves
puissantes l’enceinte doit avoir un grand volume (être encombrante).
Les médiums et les aigus peuvent se contenter d’un volume beaucoup plus
réduit.
Si, maintenant, on considère que notre oreille qui localise assez bien les
fréquences moyennes et élevées (quand ma femme m’appelle, je la localise sans
problème) peine à identifier la source d’un gros bruit sourd; on arrive à une
architecture différente de ce que nous avons vu jusqu’à présent.
On aboutit aux solutions « home-cinéma » de grande diffusion: caisson de
basse caché dans un endroit discret et les médiums et les aigus dans des petits
boîtiers disséminés dans la pièce. Ces solutions respectent sans problème le
critère le plus important de tous parce que incontournable: le W.A.F
Qu’est-ce que le WAF, c’est tout simplement l’acronyme de Wife, Acceptance,
Factor; pour être clair c’est la façon dont votre compagne accepte l’intrusion
des enceintes dans son domaine!
Quelques rares exemplaires tolèrent l’arrivée de gros systèmes ésotériques,
mais la plupart exigent la discrétion de l’installation.
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C) Les enceintes
Ces systèmes home-cinéma, qui peuvent donner un environnement sonore
réaliste pendant l’audition d’un film, ou qui peuvent également donner une
ambiance sonore agréable, ne jouent cependant pas « dans la même cours »
que les « gros gabarits » lorsqu’il s’agit d’écoute musicale.
L’écoute musicale, voulant dire, que toute notre attention est concentrée sur
l’information apportée par nos oreilles, elle seule monopolise toute l’activité de
notre cerveau qui recherche l’isolement pour se déconnecter de tout autre
activité.
Le monde s’arrête, n’existent alors que les précieuses notes qui nous invitent au
rêve.
Généralement dans ces moments de bonheur, nous essayons de retrouver un
volume d’écoute réaliste, nous essayons de nous placer dans la tête du
compositeur et d’imaginer ce qu’il nous révèle dans chaque mouvement de son
œuvre. Chaque note distillée par chaque instrument doit être une quasi
perfection. L’oreille resitue chaque instrument dans l’espace.
Si la technique sonore peut nous emmener près des sommets (l’oreille s’habitue
très bien au son de qualité), ses imperfections sont parfois des obstacles à ce
voyage dans le rêve. Parfois mieux vaut le silence que la frustration d’une
écoute dénaturée par une mauvaise installation.
Mieux vaut rester sur le quai de la gare que de s’embarquer dans un voyage où
tout n’est que désillusion et désenchantement…
Nous ne pouvons qualifier, d’audiophile, un système qui « explose » un
instrument: dont la fondamentale nous parvient à un coin de la pièce et les
harmoniques à l’autre bout!
Monsieur Fourier impose un respect de la phase entre chacune des
composantes élémentaires si nous souhaitons retrouver le signal périodique
d’origine.
Il est intéressant de visualiser la criticité de la mise en phase des différents
spectre. Déplacer les curseurs de phase dans l’applet suivante:
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Elec/Fourier/fourier1.html
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C) Les enceintes
Lorsqu’on pense à toute l’énergie, à toutes les études, que M. Georges Cabasse
a dû dépenser, pour calculer la façade en marche d’escalier des « Brigantins »,
de manière que son original soit reproduit par plusieurs HP avec un respect
rigoureux des phases de chacun…
Marches d’escalier pour remettre en
phase chacun des haut-parleurs spécialisé
dans des spectres différents
Il y a de quoi être consterné par la régression actuelle de la
qualité sonore. La tendance actuelle est à la musique
« transportable », baladeur, lecteur MP3, etc….
Plus que la qualité, ce qui prime c’est la quantité de
musique que peut emporter le petit boîtier électronique. La
devise semble être: plus c’est compressé mieux c’est!
Le MP3 s’est répandu , au détriment du son originel.
Maintenant, on ne peut être qu’attristés de voir l’oreille
s’habituer à l’«à peu près ».
Je suis peiné de voir, aujourd’hui ,des noms prestigieux de
la vraie HI-FI, se reconvertir dans l’alimentaire et mettre
désormais sur le marché des boites à bruit.
Quel savoir et quelle expérience à jamais perdus…
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C) Les enceintes
C) 2. Les enceintes: Les spécifications
Le premier critère est la place disponible chez soi, ce qui va définir les
dimensions maximales de vos enceintes.
Lorsqu’on achète des enceintes il faut s’intéresser à ses spécifications
techniques:
a)Sensibilité s’exprime en dBSPL à 1 mètre par Watt. Les moins sensibles
feront 83 dB/W par contre il est difficile, sauf en sonorisation, de trouver
plus de 100dB/W.
b)Puissance admissible qui s’exprime en Watts, elle conditionne le choix
de l’amplificateur.
c)Son impédance: généralement 4 ou 8 Ω.
d)Bande passante qui indique quelle partie du spectre sonore elle peut
reproduire. Généralement un silence pesant règne sur la tolérance qui
doit accompagné ce chiffre… Attendez-vous alors à ce que ce soit ± 6dB ,
rares sont ceux qui ont l’honnêteté de préciser la tolérance sur la planéité
de la courbe.
e)Distorsion: elle n’est pas constante en fonction de la puissance et de la
fréquence. Maintenant sur la plupart des réalisations c’est le silence
absolu.
Plus que les caractéristiques, le plus important est l’écoute, car c’est à vos
oreilles qu’elles doivent plaire.
Dans votre chaîne son, les enceintes sont très souvent le « maillon faible »:
Même dans une chaîne « milieu de gamme » des grandes surfaces (celles qui
supportent des enceintes large bande), remplacer les enceintes d’origine par
des éléments de référence, sans être la solution idéale, métamorphoserait
complètement l’écoute.
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D) 2. Les enceintes: Le mariage enceintes-amplificateur
Ce que votre oreille entends ce ne sont pas les « Watts électriques » de votre
amplificateur: ce sont des dBSPL (voir séance 2).
Ces dBSPL sont fournis par les enceintes. Ces donc elles qui vont fixer leur
exigence en watts à l’amplificateur.
a) La vraie démarche est celle-ci:
b) De combien de dBSPL ai-je besoin ?
c) Votre oreille va vous faire choisir une enceinte,
d) L’enceinte dictera la puissance de l’amplificateur.
A qualité d’écoute égale, privilégiez toujours celles qui auront le meilleur
rendement: elles seront beaucoup plus dynamique. Voici 3 exemples
d’installation, avec la première, avec un rendement de 88 dB/W pour obtenir
un niveau de 103 dBSPL (par exemple) il faut 50W:
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Dans la deuxième installation, les enceintes ont un rendement de 90,5 dB/W.
Pour atteindre nos 103 dBSPL, il suffit maintenant de 30W.
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Dans la troisième installation, les enceintes ont un rendement exceptionnel: 99
dB/W. Notre niveau de référence 103 dBSPL, est atteint avec seulement 2 W!
(au lieu de 50W avec la première paire.
Sans aucun doute c’est celle-là qui procurera l’écoute la plus dynamique.
A noter également, qu’à un niveau faible de 2 W, l’amplificateur est capable de
performances remarquables, l’enceinte également travaille avec un taux de
distorsion beaucoup faible.
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Tableau des puissances d’instruments de musique
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E) L’amplificateur
E) 1. L’amplificateur, pourquoi faire?
Une fois choisies, les merveilleuses enceintes qui vont ravir vos oreilles; il va bien
falloir leur donner les « Watts » qu’elles réclament!
En général c’est l’EDF qui va leur fournir ces précieux watts par le biais d’un boîtier
« l’amplificateur ».
Il doit être capable de fournir aux enceintes, un signal électrique puissant, à partir
de la tête de lecture d’une platine, d’un micro, etc…
Bien sûr, il faut un amplificateur par enceinte, chez les audiophiles « extrémistes »
c’est souvent le cas, dans les solutions plus raisonnables on trouve plusieurs amplis
dans le même boîtier.
Le terme courant « d’ampli » désigne le boîtier quel que soit le nombre
d’amplificateurs réels qu’il contient.
Toujours dans l’ampli « courant » se trouve un élément qui précèdent les
amplificateurs : le préamplificateur
Le préamplificateur dans un ampli stéréo a un rôle assez simple:
a)Il sélectionne la source à écouter: phono, micro, CD, radio, etc…
b)Selon la source sélectionnée, il apporte un gain et une correction
supplémentaires
c)Il gère les contrôles de tonalités, le correcteur physiologique etc…
d)Contrôle le volume sonore
e)Sort un signal « monitoring » permettant un enregistrement de ce que l’on
écoute
f)Sur les systèmes « home-cinéma » il réalise l’aiguillage des flux video. De plus il
est capable d’exploiter des flux numériques
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E) L’amplificateur
E) 2. L’amplificateur, les spécifications
Généralement, dans les spécifications d’un amplificateur, sont indiqués:
La puissance
L’impédance des enceintes
La bande passante
La distorsion
Rapport signal/bruit
Dynamique
Le facteur d’amortissement
L’impédance de charge
Votre amplificateur doit être adapté à l’impédance de vos enceintes. En général,
un amplificateur est capable de piloter une large gamme d’impédances
d’enceinte .
Toutefois, amateurs de fruits exotiques, notamment d’enceintes
électrostatiques, Celles-ci présentent une charge essentiellement capacitive (ce
qui n’est pas habituel), ils vous faudra un amplificateur « étudié pour ».
La puissance, attention tout a été inventé pour vous berner: Watts din,
music, crête, crête à crête etc….
Essayons de nous y retrouver dans toutes les définitions de la puissance d’un
amplificateur.
Rappelons nous que la puissance fournie par un amplificateur dépend de la
charge qui lui est appliquée: P= U.I = RI2
( avec U tension en Volts, I intensité en ampères, R est la charge en ohms)
Par exemple si l’ampli délivre 10 Volts, on a:
Avec une charge de 8 ohms: P = 102 / 8 = 12,5 Watts
Avec une charge de 4 ohms: P = 102 / 4 = 25 Watts.
On parle ici des vrais Watts: les watts efficaces appelés aussi RMS (root mean
square)
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: la puissance
Parlons maintenant des autres Watts:
Puissance de crête, watt crête
On l’obtient en multipliant la puissance efficace par 1,414 (racine de 2)
Puissance crête à crête, watt crête à crête
On l’obtient en multipliant la puissance efficace par 2,828 (2 racine de 2)
Puissance musicale, watt musicaux
On l’obtient en multipliant la puissance efficace par 2.
Puissance DIN, watt DIN
C’est une norme allemande où 100W DIN correspondent à 60 W eff
Puissance impulsionnelle
Peu utilisée elle peut être 2 à 100 fois la puissance efficace correspondante
Exemple :
Un ampli 2 x 60W efficaces devient:
2 x 85 W crête
2 x 170 W c.à c. ( notez toute la discrétion pour ne pas dire crête à crête !)
2 x 120 W music
2 x 100 W DIN
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Maintenant que vous savez discerner les différences entre tous ces Watts, vous
allez, avec juste raison, demander au vendeur de vous préciser la Puissance
efficace ou RMS du produit.
Êtes vous sortis d’affaire ? Hélas non, un autre piège vous attend: dans quelles
conditions a-t-on mesurer ces précieux Watts?....
Un canal à la fois, à 1kHz, avec un taux de distorsion de 10%.
Un canal à la fois, à 1kHz (ce qui est beaucoup plus facile) avec un taux de
distorsion de 10%.
Un canal à la fois toute la puissance de l’alimentation est concentrée sur
l’ampli en mesure. Lorsque l’alimentation doit alimenter tous les canaux
simultanément, généralement sa tension baisse et donc, la puissance disponible sur
un canal est moindre.
La fréquence de mesure à 1kHZ est une condition favorable pour la
mesure, il est beaucoup plus difficile de garantir cette puissance dans toute la
bande des fréquences audibles. La puissance mesurée avec un taux de distorsion
important, permet de « gonfler » le chiffre.
Cette méthode est évidemment celle qui tente de vous tromper, car dans la
réalité tous les canaux fonctionneront ensemble. Le spectre de la musique ne se
limite pas à une raie à 1 kHz, mais peut occuper tout le domaine audible. Faire des
mesures avec un taux de distorsion élevé, n’a pas de sens (à part fausser le chiffre)
car si vous acheter un ampli HI-FI, c’est bien pour avoir un son aussi parfait que
possible. D’abord enchantées, après l’achat, vos oreilles vont devenir de plus en
plus exigeantes: très vite la moindre distorsion vous deviendra insupportable.
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La spécification indique la puissance RMS, tous les canaux ensemble, de 20 Hz à
20kHZ, avec une distorsion < 0,1%
Bravo ! Vous avez à faire à une spécification honnête.
Attention entre la spécification précédente dont les conditions de mesure
donnent des résultats trompeurs et celle-ci, toutes versions intermédiaires se
déclinent: 2 canaux simultanément mais à 1 kHz…., etc…
Soyez très vigilants sur les chiffres que l’on vous donne: dans quelles conditions
ont-ils été mesurés ?
E) 2. L’amplificateur, les spécifications: la distorsion
Le rôle de l’amplificateur est d’amplifier le signal d’entrée.
Si K est le facteur d’amplification, Ve la tension d’entrée et Vs la tension de
sortie,
Un amplificateur idéal donnerait:
Vs = K. Ve
Malheureusement , nous sommes obligés de vivre avec des amplificateurs
« réels », ceux-ci nous amènent un petit supplément: Vd et l’on a, en fait:
Vs = K.Ve + Vd
Vd : déformation du signal d’origine. C’est un signal parasite , non souhaité.
Pour le spécifier on utilise:
Taux de distorsion = 100Vd / Vs et s’exprime en %
Exemple:
A la sortie d’un amplificateur qui délivre 10 V en sortie,
on a 120 mV de tension d’erreur , quel est le taux de
distorsion?
Taux de distorsion = 100x0,12/10 = 1,2%
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: la distorsion
Le taux de distorsion varie avec la puissance et la bande fréquence retransmise.
Sans précision sur les conditions de mesure, c’est un chiffre vide de de sens.
Si un taux de distorsion de 10% est nettement perceptible (pour ne pas dire :
arrache les oreilles), un chiffre comme 1% passe souvent inaperçu à la première
écoute.
Cependant, attention, si vous « écoutez » de la musique, vos oreilles ,tout
d’abord, charmées par ce qu’elles entendent, vont devenir, au fil des écoutes, de
plus en plus exigeantes.
Une imperfection passée inaperçue à la première audition devient vite ensuite
insupportable!
E) 2. L’amplificateur, les spécifications: le rapport signal/bruit
Comme toujours, dans notre monde des humbles mortels, nous n’avons pas le
droit à l’idéal.
Eh bien, notre amplificateur, en l’absence de signal, (même en présence de
signal) produit du bruit.
Cela est particulièrement sensible, en l’absence de signal, avec le volume mis à
un niveau élevé, et lorsqu’on sélectionne une entrée très sensible: phono ou
micro.
Du temps des amplis à tubes cette nuisance était plus flagrante. C’était un
désagrément irritant pour les amateurs d’opéra, où dans les pianissimi on
pouvait retrouver le bruit de l’amplificateur (plus précisément du
préamplificateur) auquel se superposait le bruit de surface du disque et le
« rumble » de la platine.
A l’époque un chiffre comme 60 dB pouvait être considéré comme excellent pour
une entrée phono ou micro.
La mesure se fait sur la sortie de l’amplificateur, le volume au maximum. Etant
donné la « taille » de ce nombre il est généralement exprimé en dB.
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: le rapport signal/bruit
Aujourd’hui, les amplificateurs ,avec les progrès réalisés sur la technologie des
circuits intégrés, atteignent des chiffres que l’ont ne pouvaient pas imaginés du
temps des tubes.
D’autre part, les sources actuelles ne sont plus « bas niveaux » (entre 1 et 10 mV),
les entrées utilisées sont généralement « haut niveau » (entre 500 et 100 mV): CD
lecteur MP3, ordinateur. Lorsque le signal est numérique et parvient par une fibre
optique, le problème n’existe quasiment plus.
Aujourd’hui, à part pour ceux qui écoutent des vinyls avec une platine, le rapport
Signal/Bruit n’est pas le critère le plus préoccupant. Ce nombre doit être le plus
grand possible.
Un chiffre courant est 96 dB, le problème n’est plus l’amplificateur, mais le local
d’écoute .
Si votre chaîne comporte de enceinte Acoustic Energy Aegis (comme celles de la
page 32 qui se situent dans la moyenne), le niveau sonore maximum est 110 dB,
ce qui veut dire que le niveau de bruit se situera à 110 – 96 = 14 dBSPL .
Êtes vous sûrs que votre local n’apporte pas des nuisances sonores supérieures à
14 dB?
E) 2. L’amplificateur, les spécifications: la dynamique
La dynamique est le rapport entre le signal le plus puissant et le plus faible que
l’ampli peut fournir. Ce rapport s’exprime en dB.
Ce chiffre avait une raison d’être lorsque le rapport signal/Bruit était loin d’être
aussi négligeable que maintenant.
Le nombre doit être le plus le plus grand possible, la valeur de 96 dB est courante
et suffit largement pour les mêmes raisons que ce qui a été développé dans le
répertoire ci-dessus.
Pour résumé, ce chiffre est peu préoccupant dans une installation domestique.
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: la bande passante
C’est un chiffre important car il définit la bande de fréquence que l’amplificateur
est capable de transmettre.
Attention ! Aux conditions de mesure…..
Jadis du temps des tubes…. On donnait 2 chiffres:
• la bande passante à une puissance de 1 watt .
• La bande passante, à pleine puissance.
Les plus rigoureux, précisaient avec quelle tolérance cette mesure avait été faite:
par exemple 20 Hz à 18 kHz à + 1 dB et -3dB.
La rectitude absolue n’étant pas de ce monde!
Un bon ampli doit couvrir largement la bande passante de vos
enceintes dans mieux que ± 1 dB.
Attention!
Certains perfectionnistes affichent 0 Hz comme limite basse. C’est possible, cela
veut dire que l’amplificateur est capable de passer du courant continu. Mais au
repos, il n’existe pas de 0 volt parfait, il existe une légère tension de décalage
appelée aussi « Offset ». Les enceintes et leurs filtres n’apprécient pas forcément
de se voir traverser par une composante continue.
De plus, il y a un réel danger de destruction des enceintes au moindre problème
sur l’amplificateur.
E) 2. L’amplificateur, les spécifications: le facteur d’amortissement
L’appellation anglaise est damping factor.
Ce chiffre caractérise la faculté de l’amplificateur a bien commander les enceintes.
Si ce chiffre est mauvais, vos enceintes vont osciller seules après un transitoire, de
la même manière que votre voiture, en l’absence d’amortisseurs, va se mettre à
osciller après le passage dans un nid de poule.
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Peut être y en a-t-il parmi vous qui ont fait des TP de physique avec un
galvanomètre à miroir. Cet appareil n’a pas d’aiguille mais un petit miroir solidaire
du cadre mobile. Un spot fixe envoie un point lumineux sur un miroir qui le
renvoie sur une règle dépolie qui sert à faire la mesure.
C’est un appareil extrêmement sensible.
Vous souvenez vous,
• après une mesure lorsqu’on déconnecte la source de tension et que l’on
laisse les fils du galvanomètre « en l’air »: celui-ci revient à sa position
de repos après toute une série d’oscillations qui durent plusieurs
secondes.
• Par contre lorsqu’on déconnecte la source en mesure et que l’on met
les fils du galvanomètre en « court-circuit »: celui-ci revient à sa position
de repos sans une seule oscillation.
Il en est un peut de même avec la membrane de notre haut-parleur qui ne doit
pas osciller à son gré.
Comment se définit le facteur d’amortissement ?
Facteur d’amortissement = Impédance de l’enceinte/ Ri
Ri = résistance interne de l’amplificateur.
Pour un amplificateur idéal Ri = 0 ce qui entraîne : facteur d’amortissement est
infini !
Maintenant, il faut bien avoir des ordres de grandeur, je vous propose ces 3
valeurs repères:
 35 : Mauvais.
 75 : Bon.
 >100: Excellent.
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Peut être y en a-t-il parmi vous qui ont fait des TP de physique avec un
galvanomètre à miroir. Cet appareil n’a pas d’aiguille mais un petit miroir solidaire
du cadre mobile. Un spot fixe envoie un point lumineux sur un miroir qui le
renvoie sur une règle dépolie qui sert à faire la mesure.
C’est un appareil extrêmement sensible.
Vous souvenez vous,
• après une mesure lorsqu’on déconnecte la source de tension et que l’on
laisse les fils du galvanomètre « en l’air »: celui-ci revient à sa position
de repos après toute une série d’oscillations qui durent plusieurs
secondes.
• Par contre lorsqu’on déconnecte la source en mesure et que l’on met
les fils du galvanomètre en « court-circuit »: celui-ci revient à sa position
de repos sans une seule oscillation.
Il en est un peut de même avec la membrane de notre haut-parleur qui ne doit
pas osciller à son gré.
Comment se définit le facteur d’amortissement ?
Facteur d’amortissement = Impédance de l’enceinte/ Ri
Ri = résistance interne de l’amplificateur.
Pour un amplificateur idéal Ri = 0 ce qui entraîne : facteur d’amortissement est
infini !
Maintenant, il faut bien avoir des ordres de grandeur, je vous propose ces 3
valeurs repères:
 35 : Mauvais.
 75 : Bon.
 >100: Excellent.
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: comment les lire
Voici la fiche d’un amplificateur en grande surface
Bande passante ?
Distorsion ?
OK
Bande passante ?
Puissance ?
Bande passante ?
Puissance ?
Voici la fiche produit du même amplificateur sur le site constructeur
J’ai toutes informations
intéressantes, ici.
OK
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E) 2. L’amplificateur, les spécifications: comment les lire
Le produit présenté provient d’un fabricant renommé, l’imprécision sur la nature
des Watts , chez lui évoque naturellement des Watts RMS.
Le grand silence qui règne sur le facteur d’amortissement n’est pas de bonne
augure.
La grande surface n’a pas cédé à la tentation de la « gonflette » des watts en
indiquant la puissance sous 4 Ω. Dommage qu’elle ait amputé la spécification
constructeur qui était très limpide.
Avec sa mouture reformatée des caractéristiques, il est très difficile de se faire
une opinion des qualités réelles du produit.
Le chiffre de distorsion harmonique totale ne veut rien dire sans les conditions de
mesure.
Je me sens tout à fait capable d’amener, n’importe quel amplificateur à plus de
10% de distorsion, tout simplement en l’amenant à l’écrêtage.
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F) La chaîne « Audiophile »
L’audiophile est une personne dont le plus grand plaisir est d’écouter de la
musique. Il connait presque tous les opéras et il les a pratiquement écoutés en
concert.
Son oreille exercée perçoit des différences de niveaux de 1 dB.
Lorsqu’il s’adonne à son plaisir favori, ce n’est pas en lisant ou en faisant des
mots croisés.
Son bonheur est sa chaîne stéréo, d’excellente qualité.
Généralement l’architecture de sa chaîne est celle-ci:
Enceintes large bande
Ampli
Stéréo
Platine
Disque
Lecteur CD
Pour Audiophile
« RIO phile »
Boîtier son externe USB
Ordinateur
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Justification des choix:
Enceintes large bande: pour l’homogénéité du son des instruments. Tout la
bande spectrale d’un instrument a la même provenance. Il est perturbant
d’avoir à reconstituer un instrument à partir de plusieurs sources.
Si possible, elle sont à haut rendement, pour avoir une interprétation
dynamique, vivante.
Leur choix est le résultat de plusieurs d’écoute en auditorium. C’est sans aucun
doute le maillon le plus important.
Ampli stéréo: Aujourd’hui, c’est encore dans cette gamme de produit que l’on
trouve les meilleures performances.
Il est possible de trouver une bande passante, à pleine puissance, de 20 Hz à 20
KHz dans ± 0,3dB et des facteurs d’amortissement supérieur à 200.
Platine disque avec une cellule de très haute qualité, parce que le CD l’a déçu
dans le ciselé des aigus et qu’il garde jalousement ses précieux vinyls.
Platine CD: c’est le support « naturel » , aujourd’hui, pour la musique.
L’oublier c’est se couper du monde de la musique.
Ordinateur avec carte son externe: parce que c’est un moyen de stockage
fantastique. Dans le monde demain (comme déjà aujourd’hui) la musique est
en octets. Le surdoué des octets c’est votre ordinateur, c’est donc normal qu’il
trouve sa place près de l’ordinateur.
Toutefois, attention, pour avoir le droit d’entrer dans le local d’écoute, il doit
être totalement silencieux.
L’amplificateur stéréo étant dans plus de 90% des cas analogique, il faut un
boîtier son « externe » (parce que plus performant que les « cartes » son) de
qualité. Là où il faut mettre de l’argent sur la table pour avoir des produits
performants, c’est là où il ya conversion analogique-digital ou digitalanalogique surtout pour le filtre anti-aliasing ou l’interpolateur associé.
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Critiques et dangers:
Enceintes large bande: C’est le bon choix
Ampli stéréo: Aujourd’hui, malgré ses superbes performances, il n’est pas
dans le sens de l’histoire. Les études et les nouveaux développement sont
tournés vers le home-cinéma. Si la plupart des produits de grande surface, sont
loin de son attente. Il existe des solutions « haut de gamme » qui commence à
jouer dans la même cour que les amplis HI-FI, avec l’énorme avantage de
supporter des entrées numériques. Car le principal défaut de l’ampli stéréo est
de n’avoir que des entrées analogiques. Ce qui veut dire que les supports
numériques doivent auparavant avoir été décodés en analogique.
Il se coupe des nouveaux développements de support musicaux haute
résolution SACD par exemple.
Platine disque c’est un produit fossile pour lire des supports fossiles…
Platine CD: elle doit avoir une sortie analogique performante, il se prive des
liaisons optiques où le délicat travail de reconstruction du son.
Les produits de qualité deviennent rares et chers
Attention aux arnaques: tout ce qui est cher n’est pas forcément bon…
Je viens de lire une publicité pour un lecteur de CD qui se vante de ne pas faire
de suréchantillonnage et d’utiliser des convertisseurs 16 bits en obtenant un
rapport signal/bruit de 100dB ! ( par principe un DAC 16 bits donne un rapport
S/B de 96 dB).
Cette publicité me donne l’impression de vanter les avantages de la locomotive
à vapeur à l’ère du TGV.
Ordinateur: naturellement c’est le bon choix
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Dangers:
Votre passion pour la musique va vous faire côtoyer un monde particulier:
Bien sûr des gens comme vous, passionnés de musique, et d’autres passionnés
par votre compte en banque….
Lorsqu’on recherche des produits d’exceptions, on rencontre des produits qui
sont de « petite diffusion » et qui sont donc chers.
D’autre part, un petit constructeur, pour lequel chaque produit est
pratiquement un prototype, est obliger de vendre cher s’il veut survivre.
Malheureusement le talent n’est pas donné à tout le monde et il se peut que
ses produits aient de piètres performances.
Méfiez-vous également des faux bons conseils: il n’y a pas mieux que les amplis
à tube, il faut des bornes en or (cet or qui serait sûrement mieux au cou de sa
femme), des câbles sans oxygènes, etc…
Généralement, les personnes qui vont vous conseiller sont sincères, mais le fait
d’acheter un produit avec des vertus supposées a le même effet sur elle qu’un
placebo donné à un malade qui se croît guéri…
Lorsqu’on a construit les premiers ampli à tubes, il n’y avait pas le choix.
C’est un composant plein de défauts plus un: il vieillit très mal.
Loin d’être parfaits, ils avaient cependant un son chaud agréable à l’oreille.
Les amplificateurs à transistors d’aujourd’hui, surpassent largement le meilleur
des amplis à tube.
J’ai déjà vu des appareils qui permettent de rajouter, des bruits d’aiguille, des
craquements, des bruits de rayures pour « vieillir » un enregistrement
moderne. J’ai également vu des appareils qui simulent « ampli à tube » en
introduisant les distorsions (parfois sympathiques) des amplis à lampes…
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G) Le Home-cinéma
C’est manifestement le sens de l’histoire. Voici la disposition des enceintes d’un
système 7.1 dans le local d’écoute:
Grand écran full HD
Ava
n
D ro t
ite
nt
Ava che
Gau
Centrale
Caisson
Grave
Latérale
Gauche
Latérale
Droite
Ampli
Home-cinéma
Tuner
Satellite
Arrière
Gauche
Lecteur
Blue-ray
Arrière
Droite
ordinateur
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G) Le Home-cinéma
L’ampli home-cinéma est le cœur du système: non seulement il reçoit les signaux
« audio », mais aussi tous les signaux vidéo.
C’est un véritable centre de brassage des informations, derrière lui c’est une
véritable forêt de fils et de fibre optique.
Le standard de liaison audio-vidéo numérique est la connectique HDMI, surtout
n’achetez pas, même à prix avantageux, un appareil dont le brassage vidéo se fait
en péritel, vidéo composite, Svidéo, ou RVB c’est un appareil avec des interfaces
analogiques fossiles.
La plupart de ces appareils sont configurables au travers de menu qui
apparaissent sur votre écran de téléviseur.
Pour les appareils élaborés, le réglage de niveau et de retard de chaque enceinte
est automatique grâce à un micro que l’on place (le temps du réglage) à l’endroit
où l’on écoute. Voici la face arrière de l’amplificateur:
On remarque, les prises HDMI, alignées tout en haut. L’appareil (qui n’est pas un
bas de gamme) accepte les signaux vidéo analogique et peut les numériser pour
les visualiser sur un des moniteurs HDMI.
Il possède une prise éthernet, pour pouvoir surfer sur les radios du web.
Il possède une interface PC de configuration, hélas en RS 232 laquelle a déserté
nos ordinateurs au profit de l’USB.
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G) Le Home-cinéma
L’ampli-home-cinéma n’est pas forcément (mais hélas, bien souvent) le contraire
de la HI-FI .
Pour cela, il faut prendre des enceintes AVG et AVD en large bande (donc
encombrantes…) et ne pas céder à la tentation de les remplacer par des médiumaigus de la taille d’1 Kg de sucre.
Il faudra également s’attacher à avoir un ampli digne de ce nom.
Il est alors possible d’avoir un mode d’écoute stéréo satisfaisant, avec seulement
les 2 enceintes latérales avant en fonctionnement.
En mode home-cinéma, le caisson de basse entrera en fonction et vos belles
enceintes large bande ne seront plus sollicitées en dessous de 85 Hz, pour
respecter la norme THX des laboratoires Lucas.
Ceux-ci étaient inquiets de voir proliférer des systèmes qui s’auto proclamaient
HI-FI, mais malheureusement, aux travers de ces ensembles, les dialogues étaient
confus voire incompréhensibles.
Pour assurer, la compréhension des dialogues aux spectateurs, la firme a
instauré un label le fameux « THX » qui n’est pas une garantie de fidélité du son,
mais la garantie de pouvoir comprendre ce que les acteurs disent.
Maintenant, les systèmes d’entrée de gamme dont le premier souci est de passer
inaperçu dans la pièce….
On peut leur trouver une utilité, soit pour écouter des films où la bande son se
limite à des bruits de pistolets ou d’effets spéciaux , soit encore pour meubler le
silence d’une maison pendant que l’on passe l’aspirateur, avec un vague fond
sonore.
Pour ce qui est de se faire plaisir en écoutant de la musique, il y a une flagrante
erreur de casting! Il vaut mieux privilégier le silence ou une écoute au casque.
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Atelier SON
Guy PANNETIER
H) La sonorisation
Sur internet, j’ai parcouru un site, très bien fait d’ailleurs, dans lequel j(‘ai appris
énormément) fait par un spécialiste de la sonorisation.
J’ai été choqué par un petit problème, qu’il proposait à ses visiteurs et que je
vous soumets:
Il s’agit d’un concert en plein air, avec quelques milliers de personnes, sur un
terrain qui fait 100m de long. Il impose d’obtenir au moins 100dBSPL au fond du
terrain. Compte-tenu de la dynamique d’un concert en « live » il préconise de
garder une marge de 20dB.
Après notre seconde rencontre, vous savez, tous, calculer la perte d’espace. Vous
ne serez donc pas surpris si je vous dis qu’il y a 40 dB de perte pour 100m.
Il envisage donc une pression acoustique au niveau des enceintes frontales de
140dB avec la possibilité de monter à 160dB SPL!.
Si je continue le raisonnement, sachant qu’une personne subit une perte
irréversible de son audition si elle est soumise pendant moins de 10 minutes à
120 dB.
Si les enceintes fonctionnent de façon nominales avec un niveau de 140 dB,
Jusqu’à 10m on a un niveau supérieur à 120db de manière nominale. C’est la
zone de mort certaine pour vos oreilles. Avec la réserve de puissance envisagée
c’est tout l’auditoire qui aura ses oreilles détruites!
L’auteur terminait avec un point d’interrogation en demandant de réfléchir sur
cette sonorisation…. Elle est destructrice pour tout son auditoire!
Pourtant, combien de fois je suis sorti de fêtes parce que j’avais l’impression que
mes tympans allaient éclater.
J’en finis par croire que la caricature de sonorisation de l’exemple, est
malheureusement un modèle trop suivi….
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Guy PANNETIER
H) La sonorisation
Heureusement sur le même site j’ai appris bien d’autres choses très
intéressantes sur la sonorisation.
Il faut savoir, qu’à proximité d’un haut-parleur, il y a 2 modes de transmission:
a) Zone Fresnel , champ proche où la membrane agit comme un
piston et le déplacement d’air se fait dans un cylindre. Dans cette
zone l’onde générée est une onde plane: son intensité est
constante et ne varie pas avec la distance.
b) Zone de Fraunhofer, passée la zone fresnel, on est en « champ
lointain » : le déplacement de l’air se fait dans un cône où la perte
d’espace varie avec l’inverse du carré de la distance (formule que
vous savez par cœur).
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Guy PANNETIER
H) La sonorisation
La zone de Fresnel semble être l’endroit idéal pour placer un auditoire, puisque
quelle que soit la distance la pression sonore est la même.
La formule qui permet de connaître L, longueur de la zone de Fresnel est:
L = D²F/680
Avec D = diamètre du haut-parleur, F = fréquence considérée.
Avec un haut-parleur de 46 Cm de diamètre, ayant une fréquence de coupure de
100 Hz:
L = 0,46²x100/680
L = 31 mm
Ce qui laisse bien peu de place pour loger un auditoire!
Des ingénieurs du son, Alain Pouillon et Guilbert, ont repris le problème de la
sonorisation pour un concert du groupe U2, en essayant d’étendre la zone de
Fresnel.
Ils ont utilisé un « mur d’enceintes » formant un carré de 10 mètres de côté.
Les haut-parleurs étaient des 46 Cm présentant un bon couplage jusqu’à 250 Hz.
Reprenons le calcul précédent, mais avec un haut-parleur ayant une membrane
virtuelle de 10m et descendant jusqu’à 250 Hz:
L = 10²x250/680
L = 37 m
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Guy PANNETIER
H) La sonorisation
Voici le diagramme de propagation des ondes, dans lequel, la zone de Fresnel
atteignait 37 m.
Bravo, messieurs Pouillon et Guibert grâce à votre ingéniosité vous venez de faire
faire à la sonorisation vient de faire un pas de géant.
Enfin du confort et du respect pour les auditeurs dont on ne vient pas détruire les
tympans des fans des premiers rangs.
La puissance nécessaire pour couvrir, plus que confortablement cette zone de
37m a été de….
35 Watts.
Une réussite totale: pour le respect des oreilles des auditeurs, et pour la
fantastique économie d’énergie ainsi réalisée.
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Atelier SON
Guy PANNETIER
I) Anti-bruit actif
L’exposé sur la reproduction du son ne serait pas complet si on n’évoquait pas
ces dispositifs.
De quoi s’agit-il ?
A l’inverse de la sonorisation dans la problématique est d’amplifier un son et de
le retransmettre avec des enceintes en phase; on va utiliser une autre propriété:
Si à un signal sinusoïdal donné, on superpose le même en opposition de phase,
Ils s’annulent !
Ce qui vient d’être énoncé pour un signal sinusoïdal, peut bien sûr, être étendu
au signaux complexes ceux-ci étant la somme de signaux élémentaires.
L’application visée est la suppression du bruit: si un bruit ne peut être totalement
éliminé à sa source, il est possible de lui superposer un « anti-bruit » de telle
manière que la somme des 2 s’annule: c’est-à-dire le silence.
Aujourd’hui beaucoup de recherches se concentrent sur ce sujet très complexe.
Sont particulièrement concernés: les véhicules automobiles « haut de gamme »,
l’aéronautique avec les avions de ligne où l’on envisage de placer un anti-bruit
actif dans chaque siège au niveau des oreillettes du siège.
Les résultats sont très encourageants, sur les bruits avec des composantes
périodiques: bruit de moteur, bruit de roulement.
Les résultats sont encore mitigés sur les phénomènes aléatoires et dans le
spectre élevé.
Cette technique est déjà répandue dans le domaine grand public pour les casques
d’écoute audiophile: on crée une bulle silence, avec un anti-bruit actif qui
fonctionne grâce à des micros placés sur les écouteurs, avant de distiller le
précieux message musical.
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Reproduction du son, amplis, hauts

Transcription

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