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Discussions sur le matériel Haute-Fidélité

[Les chiffres] - Amplitude des défauts des appareils hifi

Message » 24 Aoû 2017 21:31

Le but de ce sujet est de répertorier l'ampleur, mesurée, des défauts qu'introduisent les différents appareils hifi en moyenne, afin de donner un ordre d'idée.
Le but n'est pas de caractériser tel ou tel appareil, mais de pouvoir dire si par exemple un ampli peut compenser un manque de grave d'une enceinte, ou si un câble peut introduire de la distorsion, et surtout, de quel ordre, en donnant à chaque fois en exemple un chiffre plausible.

J'ai indiqué ci-dessous les chiffres que j'ai en tête. N'hésitez pas à en ajouter d'autres en réponse, en citant vos sources. Je mettrai à jour le post initial.

CD
Un lecteur de CD (drive + DAC) est une source extrêmement fidèle d'après les mesures. Les chiffres de base sont de cet ordre :
Réponse en fréquence : fidèle à 0.1 dB près de 20 Hz à 20 kHz. Une atténuation de l'ordre de 1 dB peut exister à 20 kHz. Peut descendre nettement plus bas que 20 Hz (le 0 Hz est possible).
Distorsion : extrêmement faible, de l'ordre de 0.05 %, en DHT aussi bien qu'en intermodulation.
Bruit de fond : -90 dB ou mieux.
Phase : pas de déphasage.
Certains DACs ne sont pas capables de reconstruire un signal dépassant le 0 dB numérique, alors que c'est parfois nécessaire si deux échantillons de suite ont une valeur de 0 dB : la courbe doit monter au-dessus entre les deux échantillons.
Cas particuliers : certains DACs haut de gamme se passent d'oversampling. Selon les cas, ils peuvent avoir une atténuation des hautes fréquences, -1 dB à 14 kHz, -3 dB à 20 kHz... ou pas, s'ils compensent cette atténuation avec un filtre analogique.
Les lecteurs multimédia (CD, DVD, BD, DivX, MP3, MKV etc) peuvent être conçus de diverses façons et s'ils changent la fréquence d'échantillonnage en interne, et qu'ils le font mal, cela peut provoquer de l'aliasing.
Les lecteurs à bas prix à 30 euros peuvent avoir un bruit de fond audible.
On a vu dans le haut de gamme des DACs à lampes ! La fidélité n'est pas assurée sur ce genre d'appareil.

Souce dématérialisée
Sur du matériel ancien (avant 2005) la sortie casque d'un PC peut être affectée d'un fort bruit de fond, et le système d'exploitation, ou la carte son peuvent introduire de l'aliasing. On constate de nets progrès depuis les années 2000 sur les cartes son grand public bas de gamme, et depuis les années 2010 sur les sorties casque intégrées aux cartes mères.
Inversement, la sortie casque d'un appareil portable récent peut être délibérément munie d'un compresseur de dynamique, ce qui anéantit toute notion de fidélité.

Vinyle:
Une cellule pour vinyle aura une courbe de réponse déviant de +/- 2 db, souvent plate dans le medium, les écarts étants plutôt dans le grave (moins de 100 Hz) et dans l'aigu (plus de 5000 Hz). Mais la fragilité du support peut conduire à des pertes allant jusqu'à -10 dB à 16 kHz. On dit souvent que le vinyle n'est pas limité à 22 kHz, comme le CD. C'est vrai, mais paradoxalement, les fréquences présentes sont affectées bien plus tôt, alors que le CD reste neutre jusqu'à 20 kHz.
Le diamant et le support ont une distorsion très importante. j'ignore les chiffres. Plus de 1 %.
Le bruit de fond est très présent. -60 dB représente un silence exceptionnel pour un vinyle.
Le pleurage de la platine est faible, mais le moindre décentrage du disque va introduire un pleurage périodique correspondant à la variation du rayon de lecture. Par exemple un décalage de 0.5 mm provoquera un pleurage de 0.5 % à 10 cm du centre.

Amplis:
Un ampli intégré à transistors a typiquement une courbe de réponse native très plate, à 0.1 dB près. Il peut atténuer l'extrême grave (20 Hz) et l'extrême aigu (20 kHz) de 1 dB, ou pas, selon la conception.
Toutefois, la courbe de réponse est affectée lorsqu'une enceinte est branchée. Plus l'impédance de l'enceinte est basse et irrégulière, plus la courbe de réponse dévie. Les variations sont de l'ordre de la fraction de dB.
Pour un ampli à lampes, la courbe de réponse est plus fortement affectée, les écarts peuvent dépasser le dB sur une enceinte de 4 ohms.
La distorsion harmonique est très faible sur les amplis à transistors (de l'ordre de 0.01 %). La distorsion d'intermodulation peut parfois monter plus haut lorsqu'on approche de la puissance maximum de l'ampli. MickeyCam a mesuré 1% d'intermodulation au tiers de la puissance max, et 10% d'intermodulation à la puissance max, sur un Quad 303.
Le respect de la phase est correct à quelques degrés près. Un exemple donné par Thierryvalk montre un ampli déphaser de 0 à 10° entre 20 Hz et 8000 Hz, puis monter à 20° à 20 kHz. Sur un ampli Rotel classe D, Mickeycam a mesuré de -5° à 5° entre 100 et 1000 Hz, puis jusqu'à -30° à 20 kHz.
Le bruit de fond est variable. Il est normalement audible avec l'oreille collée à l'enceinte, inaudible depuis le point d'écoute.
Naturellement, le signal va être fortement dégradé si on approche du volume maximal que peut reproduire l'ampli. C'est mesuré par la distorsion harmonique.

Enceintes:
La courbe de réponse d'une enceinte peut s'écarter de la neutralité de quelques décibels partout dans la bande passante, ce qui en fait l'élément le moins neutre de la chaîne sur ce critère, sauf si on associe une cellule vinyle très colorée à une enceinte très neutre. Une enceinte avec une courbe de réponse plate à 1 dB près dans l'axe est d'une neutralité exceptionnelle. En mesure brute non lissée, ce serait probablement un record du monde (et d'ailleurs, c'est la limite de précision des micros de mesure).
La distorsion harmonique est de l'ordre de 0.1 %, sauf dans le grave : elle peut dépasser 1% sous les 100 Hz.
On considère que la courbe de réponse dans toutes les directions est une donnée très importante, car le son émis sur les côtés revient toujours à l'auditeur par le biais des réflexions dans la pièce.
Les enceintes ne respectent généralement pas bien la phase relative des fréquences les unes par rapport aux autres. Cela dépendra de l'ordre des filtres venant se rajouter à la phase des HP. Pour se faire une idée, il est courant de voir un HP méduim sur une 3 voies avec inversion de ses polarités, cela à cause des 180° de déphasage des filtres.
Pour une enceinte active, ce sera exactement la même chose sauf si filtrage FIR ou filtrage soustractif à délais (ces 2 cas sont rares). En filtrage actif FIR, un déphasage inférieur à 30°est un bon résultat.

Casques:
Les casques ont une courbe de réponse assez difficile à caractériser, car elle est perturbée par les reflexions sur l'oreille de l'auditeur. Les mesures publiées sont généralement pondérées par des gabarits établis subjectivement.
Elles s'écartent de la neutralité de quelques décibels, mais contrairement aux enceintes, elles n'ont aucun mal à descendre très bas en fréquence. Il est tout-à-fait ordinaire d'entendre une fréquence de 30 Hz dans un casque.
La distorsion est de l'ordre de 0.1 %.
Comme les enceintes, les casques ont un niveau sonore maximal limité, en particulier dans le grave. Le son va devenir distordu si on approve de ce niveau maximal.
le site headphone.com (cliquer sur "learn", puis "build a graph") compile de nombreuses mesures.

Câbles:
Un câble d'enceinte va perturber la courbe de réponse d'environ 0.1 dB dans les hautes fréquences.
Un câble de modulation n'a aucun effet mesurable sur le signal à part une atténuation de 0.01 dB à 20 kHz, ce qui est totalement inaudible, et assez difficile à mesurer.
Leurs distorsions, déphasages, et bruit de fond intrinsèque sont nuls en pratique.
Un câble de modulation peut toutefois capter des interférences extérieures sous forme de bruit de fond. Inaudibles pour des niveaux CD, elles deviennent significatives pour les signaux faibles tels que câbles de micro, de guitare, et dans une moindre mesure câble phono pour vinyle.
Les câbles numériques n'ont aucun effet mesurable sur le son à partir du moment où le convertisseur reçoit le signal. L'effet sur le bruit de fond est réduit aux effets de masse entre le drive et le DAC (niveau du parasite secteur 50 Hz vers -100 dB). Ils introduisent un jitter sur les données qu'ils transmettent, mais ce jitter n'est plus mesurable en sortie de DAC, dans le signal analogique.

Pièce d'écoute:
La proximité entre les enceintes et les parois de la pièce renforce les basses fréquences. Le gain théorique maximum serait de +18 dB pour une enceinte placée dans un coin sol-mur-mur, les parois étant infiniment rigides. A cela s'ajoute des résonances dues aux rebonds sur des parois opposées et parallèles (mur-mur, sol-plafond). En pratique, dans les cas défavorables, on peut observer des pics pouvant dépasser +15 dB dans la courbe de réponse.
La fréquence de ces pics dépend de la distance entre les parois. Pour une hauteur de plafond de 2.50 mètres, par exemple, il y aura une résonance à 68 Hz.
Dans le reste de la bande passante, le son est globalement atténué de quelques décibels du medium vers l'aigu.
A cela s'ajoute une forte réverbération, différente en fonction de la fréquence, qu'on peut globalement caractériser par la mesure du RT60 (temps que met le signal pour décroître de 60 dB).
Le RT60 peut varier de 0.35 secondes à 1 seconde pour une pièce sans aucun traitement acoustique, voire plus pour de grands locaux. Ce temps de réverbération est variable en fonction de la fréquence.
La phase acoustique est troublée par les réflections du son sur les murs, le sol, le plafond, les meubles...


Merci à MickeyCam, Thierryvalk, Maxitonic, Le percheron et Wakup2 pour leurs contributions.
Dernière édition par Pio2001 le 21 Sep 2017 1:22, édité 10 fois.
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Message par Google » 24 Aoû 2017 21:31

Publicite

 
Encart supprimé pour les membres HCFR

Message » 24 Aoû 2017 22:34

:bravo: et merci.

L effet des cables enceintes et des dacs NOS est plus important que je ne pensais.

Si je comprends bien les différents types de disto ont l effet de masquer des parties du signal qui sont plus faibles (disons à -40 dB). Est ce correct? Si oui peux tu préciser la taille des détails occultés par une disto de niveau donnée.

Il y a aussi le cas des lecteurs réseaux, des drives réseaux et des drives cd.
Candide2
 
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Local et amplis

Message » 24 Aoû 2017 22:41

Très intéressant post Pio :thks: :wink:

Ma position sur l'importance du local est bien illustrée par les variations de tes chiffres 15 dB (maxi) pour le local d'écoute :o et dans les 0,1 dB pour un bon amplificateur.

Ces 2 chiffres devraient interroger les forumeurs, qui privilégient les défauts des amplis :idee:
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Igor Kirkwood
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Message » 24 Aoû 2017 23:17

Candide2 a écrit:L effet des cables enceintes et des dacs NOS est plus important que je ne pensais.


Le câble d'enceinte agit à cause de son inductance, qui constitue un filtre passe-bas.
Sa résistance électrique ne fait qu'atténuer le volume du signal sans guère le déformer. De l'ordre de 0.1 dB également.
Sa capacité est trop faible pour avoir un effet, sauf s'il est raccordé à un ampli instable. Il peut alors endommager l'ampli en créant une sorte de Larsen dans les circuits de l'ampli, dans le domaine du MHz, qui traverse la capacité que constitue le câble (dans une enceinte, les condensateurs sont toujours derrières les selfs et ne peuvent donc pas provoquer cela).
Seuls certains rares amplis très haut de gamme présentent ce défaut (ampli Etalon, il me semble, à vérifier). Le problème se manifeste avec les câbles d'enceinte coaxiaux (encore un cas rare et haut de gamme).

Je n'ai pas de chiffre réel mesuré sur les DACs NOS. Les -1 et -3 dB indiqués correspondent à un DAC parfait, cadencé à 44100 Hz, sans aucun suréchantillonnage et sans aucun filtre. C'est le pire des cas. J'ai entendu parler de DACs NOS sans aucun filtre, et de DACs NOS avec filtres.

Je n'ai pas parlé des DACs avec filtre sélectionnable. Selon le filtre choisi, l'aigu sera plus ou moins atténué. Le prétendu gain en cohérence temporelle obtenu en échange n'est qu'un artefact dû à une mauvaise interprétation des graphes. En pratique, en choisissant des filtres alternatifs, on perd de la bande passante et on n'a rien en échange. Cela peut tout-à-fait compenser le son d'une enceinte qui aurait un niveau trop élevé dans l'aigu.

Candide2 a écrit:Si je comprends bien les différents types de disto ont l effet de masquer des parties du signal qui sont plus faibles (disons à -40 dB). Est ce correct? Si oui peux tu préciser la taille des détails occultés par une disto de niveau donnée.


Je ne comprends pas trop ce que tu veux dire. Mais le point que tu soulèves est intéressant : quels sont les effets audibles des défauts mentionnés ? Cela mériterait une autre discussion tout aussi fournie.
On peut assez bien se rendre compte de l'effet de la courbe de réponse en fréquence en jouant avec un égaliseur graphique. Cela change le timbre global du son. Plus clair / plus sombre si la courbe penche régulièrement vers le grave ou vers l'aigu... plus la courbe présente des défauts localisés et nombreux, plus l'effet semble toucher un changement de texture du son plutôt qu'un changement de timbre.

Candide2 a écrit:Il y a aussi le cas des lecteurs réseaux, des drives réseaux et des drives cd.


Pour les réseaux, je ne connais pas du tout ces matériels. La première chose que je regarderais, c'est si le transfert est avec ou sans pertes. Le Bluetooth, par exemple, est une transmission avec pertes, comme le mp3.

Pour les drives, en tant que lecteurs CD avec sortie S/Pdif, tant que ce sont des drives audio purs, ils n'ont pas plus d'effet mesurable queles câbles numériques.
S'il s'agit d'appareils multimédia Blu-ray qui font le café, on peut avoir des surprises, comme Igor aujourd'hui même avec ses entrées HDMI qui ont 12 dB d'écart en niveau audio sur son ampli HC !

D'ailleurs, je n'ai pas parlé des amplis HC. Pas différent des amplis stéréo en théorie, leur partie gestion du signal peut être sujette à de grands n'importe quoi, allant du simple resampling mal fait avec un effet tout juste audible, jusqu'à la gestion du caisson de grave défectueuse qui sabote toutes les basses fréquences même si l'appareil est configuré sur 2.0.
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Message » 24 Aoû 2017 23:29

Conversion entre % et dB :

0 dB = 100%

1 dB = 112 %
0.5 dB = 106 %
0.2 dB = 102 %
0.1 dB = 101 %

-6 dB = 50 %
-12 dB = 25 %
-20 dB = 10 %
-34 dB = 2 %
-40 dB = 1 %
-60 dB = 0.1 %
-80 dB = 0.01 %
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Message » 25 Aoû 2017 0:42

Merci d avoir répondu à mes questions.

La question que tu n as pas comprise est sans doute mal formulée. De la façon dont tu l as reformulée, comment ces défauts se manifestent à l ecoute, c est plus concret.

Je présume que ce n est pas le lieu pour discuter de l instabilité des amplis dans la mesure ou c est un sujet avancé et qu il vaut mieux en rester aux fondamentaux.

Dans ces fondamentaux, a priori, il y a aussi la réponse en phase, notamment Pour les enceintes, qui semble un paramètre essentiel pour les aspects spatiaux de la stéréophonie. Maxitonic insiste beaucoup là dessus.
Candide2
 
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Message » 25 Aoû 2017 3:06

Igor Kirkwood a écrit:Ces 2 chiffres devraient interroger les forumeurs, qui privilégient les défauts des amplis :idee:


Et des câbles :siffle:
Subway2400
 
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Message » 25 Aoû 2017 9:29

Il faut relativiser ces histoires de mesure de la phase des enceintes à mon avis. Ce qui est plus important, c'est plutôt le delta de phase entre les enceintes D et G. Les variation de la première ne sont pas forcément audible, les secondes si.

En revanche ce qui fini par être audible à partir de certaines valeurs (lesquelles ?), c'est le temps de propagation de groupe : un tweeter en avance ou un grave en retard sur le médium.

Vous me direz que le temps de propagation de groupe dépend directement de la phase. Disons que la mesure de phase sur une seule enceinte ne donne pas forcément d'indication en tant que telle. Ce sont plutôt des mesures dérivées de la phase qui sont utiles.

Bon, maintenant, une belle mesure de phase bien droite ne peut pas faire de mal en terme de simplification de communication de la part du constructeur et de rassurance pour l'acheteur :wink:
syber
 
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Message » 25 Aoû 2017 9:33

Pio2001 a écrit:....
Le câble d'enceinte agit à cause de son inductance, qui constitue un filtre passe-bas.
Sa résistance électrique ne fait qu'atténuer le volume du signal sans guère le déformer. De l'ordre de 0.1 dB également.
Sa capacité est trop faible pour avoir un effet, sauf s'il est raccordé à un ampli instable. Il peut alors endommager l'ampli en créant une sorte de Larsen dans les circuits de l'ampli, dans le domaine du MHz, qui traverse la capacité que constitue le câble (dans une enceinte, les condensateurs sont toujours derrières les selfs et ne peuvent donc pas provoquer cela).
....

Pio,
Dans certains cas, l'inductance du câble peut se manifester autrement:
Pas mal d'enceintes (peut -être toutes, je ne sais pas) ont à certaines fréquences un comportement capacitif (phase positive). Dans ce cas, l'inductance du câble, associée à cet ensemble peut constituer un système résonnant, plus ou moins bien amorti , qui peut créer des bosses ou des trous, parfois dans la bande audible.
Sinon, je suis d'accord avec ce que tu dis. Belle synthèse!
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Message » 25 Aoû 2017 9:40

Le cas des HP électrostatiques (Quad, etc ...) associés à des câbles HP présentant une valeur capacitive élevée (laquelle ?) avait été évoqué comme pouvant générer des effets audibles.
syber
 
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Message » 25 Aoû 2017 10:02

Subway2400 a écrit:
Igor Kirkwood a écrit:Ces 2 chiffres devraient interroger les forumeurs, qui privilégient les défauts des amplis :idee:


Et des câbles :siffle:


+1

L’intérêt de pinailler sur le 3e digit de distorsion ou d'intermodulation est caduc si l'on est d'accord avec le constat ci dessus.

On pourrait estimer
90% des pb d'écoutes = la pièce
9% = les enceintes
1% = le reste

Néanmoins est ce que tes données concernant les amplis sont corrects ou ne concernent que le HDG ? Les écoutes subjectives indiquent quand même parfois de grandes différences sur cet élément de la chaine.

Et la platine vinyle enterrée par le numérique.
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Message » 25 Aoû 2017 10:16

Igor Kirkwood a écrit:Très intéressant post Pio :thks: :wink:

Ma position sur l'importance du local est bien illustrée par les variations de tes chiffres 15 dB (maxi) pour le local d'écoute :o et dans les 0,1 dB pour un bon amplificateur.

Ces 2 chiffres devraient interroger les forumeurs, qui privilégient les défauts des amplis :idee:

Mode troll "on" :
Oui, mais 'est parce qu'il n'a pas intégré les câbles secteur et les "conditionneurs de réseau" Là, tout va changer.
Mode troll "off"
:lol:
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Message » 25 Aoû 2017 10:29

Il manque un appareil :
Amplitude des défauts des oreilles.

Sinon, c'est bien de rappeler la notion de dB vs %. Car même si les % sont plus représentatifs sur un plan purement technique, c'est bien les dB qui donnent un ordre de grandeur de ce qui est audible.

Le problème aussi de tous ces chiffres, c'est de voir à quel niveau ils sont donnés.
Par exemple 1% de disto à très fort niveau, au seuil de la douleur, s'entendra forcément moin qu'une disto bien plus faible à niveau très faible.
Et c'est là qu'est tout le problème, mais comme dit c'est un autre sujet.
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Message » 25 Aoû 2017 10:46

Le pB de tous ces chiffres c'est qu'ils ne décrivent rien de qualitatif. Le pB c'est combien d'infos passent dans le système et comment il les restitue. La BP tenue dans 1dB c'est grotesque, de même que des rapports s/b dans un environnement normal. Si tout cela était vrai ça fait vingt ans qu'il suffirait d'acheter un ampli japonais de base, une paire d'enceinte chez Darty de brancher le tout sur un micrordinateur pour que ça marche.
9% les enceintes, 1 % le reste, quand on sait l'importance de la source pour une restitution de qualité, c'est proprement incroyable de lire ça.
Je ne suis pas "idiophile" et je ne crois pas à la magie, mais j'écoute des disques depuis 35 ans sur de trés nombreux équipement, et je peut vous dire que tout cette approche est invalidée depuis très longtemps.
Le percheron
 
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Message » 25 Aoû 2017 12:18

Je ne vois pas en quoi cette approche est invalidée par la nécessité de l affiner. Personne n a dit que les ecoutes se déduisent des mesures. La liste de mesures citees par Pio n est d ailleurs pas limitative, ce sont celles qu il juge essentielles. L ecoute aussi est essentielle.

On peut imaginer que l approche "appareil par appareil" est insuffisante et qu il faudrait des mesures de systeme au moins pour mieux comprendre ce qui est en jeu dans l interaction des composants. C est mon cas. Mais c est à priori plus pour savoir comment ça marche que pour savoir comment choisir.

L ampleur des défauts des enceintes justifie le fait que l achat en grande surface électroménager limite le potentiel global. Le fait qu il n est pas si simple d avoir accès aux mesures des électroniques Hi-Fi grand public est un autre facteur limitant. La liste n est pas Exhaustive.
Candide2
 
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