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Discussions sur le matériel Haute-Fidélité

Tests de distorsion à très bas niveaux de sources numériques

Message » 19 Juil 2014 20:50

*** Nota : listes des appareils testés et tableaux récapitulatifs en pièces jointes à télécharger à la fin de ce message. ***

Bonjour.

Faisant suite à une filière récapitulative de mesures de distorsion au niveau numérique maximum (0 dBFS) de plus de 200 sources numériques entre 1997 et 2014 (post177900647.html#p177900647), je vous propose un nouveau tableau récapitulant cette fois-ci quelques mesures de distorsion à très bas niveaux. La source est une série de numéros de la revue italienne Audioreview. Cette revue effectuait notamment des mesures entre -60 et... -140 dB (!), selon l'appareil, présentées sous forme d'analyse spectrale par FFT dans la bande 20 Hz à 22 kHz sur la sortie analogique des sources numériques.

J'ai compulsé un certain nombre de numéros de la revue que j'ai à ma disposition en version papier ou électronique pour établir un tableau (documents joints au format Word et ODT). Ce tableau est divisé en trois groupes : lecteurs capables de lire des SA-CD, autres sources capables de lire des signaux numériques haute définition (lecteurs de DVD, de Blue-Ray discs, convertisseurs, préamplificateurs/processeurs, ...) et enfin certains de ces mêmes appareils testés en résolution CD.

Pour réaliser ses analyses spectrales par FFT, Audioreview utilise un signal comportant une fréquence fixe de 1 kHz. Le signal employé pour tester les lecteurs de SA-CD est en DSD (1 bit échantillonné à 2,8224 MHz) à -80, -130 ou -140 dB. Ces signaux sont gravés sur le disque-test Philips Super Audio CD DAC Test Disc (réf. 3122 783 0063 2, disponible là : http://www.om-t.net/products-special-cd-dvd-ranges.asp). Le signal employé pour tester les autres sources haute définition est en PCM échantillonné à 48, 96 ou 192 kHz (selon le cas) et quantifié sur 24 bits à un niveau de -60 ou -70,31 dB. Le signal employé pour les lecteurs de CD est évidemment échantillonné à 44,1 kHz et quantifié sur 16 bits à un niveau de -70,31 ou -100 dB.

Le tableau comporte 18 colonnes. De gauche à droite :
- le numéro de la revue ;
- le mois et l'année de parution ;
- la marque du modèle testé dans ce numéro ;
- le nom du modèle ;
- autant que possible, l'identification de la puce de conversion numérique/analogique de l'appareil ;
- le niveau en dB par rapport à 0 dB sur les sorties analogiques du plancher de bruit de la FFT dans la bande audio (0 Hz - 20 kHz) ;
- le niveau en dBr des harmoniques 2 à 10 par rapport à 0 dBr ;
- une colonne mentionnant si le spectre de distorsion comporte des harmoniques supérieures au rang 10 ;
- une colonne listant les harmoniques supérieures au rang 10 qui ont un niveau supérieur à - 60 dB par rapport au niveau du signal de test ;
- le taux de distorsion harmonique totale (THD) calculé sur les harmoniques de rangs 2 à 10.

L'indication du plancher approximatif de bruit de chaque appareil permet de connaître le niveau en-dessous duquel les harmoniques (si elles existaient) sont invisibles, car noyées dans le bruit. Lorsque plusieurs mesures sont faites sur un même appareil avec un signal de même nature, mais avec des niveaux successivement plus bas, cette indication permet aussi de faire apparaître des modifications éventuelles de l'allure du bruit de fond en fonction de la diminution du niveau.

Le niveau des harmoniques est indiqué en dBr par rapport au 0 dB et non par rapport au niveau du signal de test. Concrètement, cela signifie par exemple que sur un signal de test d'un niveau de - 80 dB, un niveau de - 130 dB pour une harmonique veut dire que cette harmonique est située à 130 dB sous le niveau de sortie à 0 dBr et non 130 dB sous le niveau du signal de test ! J'aurais tout autant pu indiquer le niveau des harmoniques par rapport au niveau du signal de test (pour reprendre le même exemple, cette harmonique serait indiquée à -50 dB), mais j'ai préféré indiquer le niveau par rapport à 0 dBr pour permettre un rapprochement (même imparfait) avec les données que j'ai compulsées dans la filière relative aux mesures de distorsion à 0 dBFS.

Une colonne indique si des harmoniques sont visibles au-delà du rang 10 et une autre indique si une ou plusieurs de ces harmoniques sont supérieures à -60 dBr par rapport au niveau du signal de test. -60 dB correspond à une distorsion de 0,1 %, c'est-à-dire le seuil d'audibilité des distorsions de rangs élevés selon ohl (post177904405.html#p177904405).

Pour calculer la THD, j'ai rapporté le niveau en dBr de chaque harmonique au niveau du signal de test. Il s'agit en effet de connaître la proportion de distorsion harmonique par rapport au signal utile. Concrètement, j'ai soutrait au niveau de chaque harmonique mentionnée dans le tableau le niveau en décibel du signal de test et j'ai converti le niveau ainsi obtenu de chaque harmonique en pourcentage à l'aide d'un outil en ligne (http://www.sengpielaudio.com/calculator-thd.htm) avant de les intégrer au moyen de la formule suivant : racine carré de (H2²+H3²+Hn²+...+H10²). J'ai choisi de faire le calcul de la THD en conservant tous les chiffres du calculateur en ligne (7 chiffres après la virgule) et d'afficher les résultats sur 4 chiffres significatifs compte tenu des niveaux de distorsion assez élevés à bas niveau. Les résultats sont purement et simplement tronqués au 4ème chiffre lorsque le 5ème chiffres est inférieur à 5, mais le 4ème chiffre est arrondi à l'entier supérieur lorsque le 5ème chiffre est égal ou supérieur à 5.

La lecture directe du niveau en dB de chaque harmonique sur les graphiques publiés par la revue n'est évidemment pas un exercice d'exactitude mais j'estime que la lecture directe est correcte à +/- 1 dB près. Les erreurs sont inévitables, mais doivent être à l'intérieur des tolérances de fabrication entre différents appareils de même modèle.

Certains appareils ont un spectre de distorsion qui fait apparaître des artefacts plus ou moins nombreux en plus des harmoniques. Ces artefacts sont des signaux fixes dont la fréquence n'est pas un multiple entier du signal de test de 1 kHz. J'ai choisi de les ignorer pour faciliter la comparaison entre appareils sur le seul critère de la distorsion harmonique. De la même façon, je n'ai pas fait mention de l'existence visible de produits de distorsion d'intermodulation (que ces produits proviennent de l’interaction entre les harmoniques ou avec les résidus des alimentations).

Les appareils sont classés par ordre chronologique. Lorsqu'un numéro de la revue comporte plusieurs tests, les appareils sont listés par ordre d'apparition. Ce tableau n'est donc pas le reflet d'un classement qualitatif : à vous d'en tirer les conséquences !

N'hésitez pas à commenter et à critiquer la méthodologie et le tableau.

Je tâcherais d'enrichir ce document au fur et à mesure avec de nouvelles données et en identifiant les convertisseurs mis en œuvre dans chaque appareil.


Liste des appareils testés (par catégorie puis par ordre alphabétique) :

* Lecteurs de SA-CD et universels testés en DSD :
Accuphase DP-78
Denon DCD-SA1
Esoteric X-01
Linn Unidisk 2.1
MacIntosh MCD500
NAD M5
Oppo BDP-105EU
Sony SCD-555ES
Sony SCD-777ES
Sony SCD-XA777ES
Sony SCD-XA9000ES
Sony SCD-XB940QS

* Autres sources HD (lecteurs de DVD-V, DVD-A, BR-D, SA-CD, convertisseurs, préamplificateurs-processeurs, ...) testées en PCM 24 bits :
Accuphase DP-78
Arcam AVR100
Classé Audio CDP-102
Denon AVR-3300
Denon AVR-A10D
Denon DVD-5000
Krell HT Standard 7.1
Lexicon MC-1
Linn Unidisk 2.1
Marantz PS-17
McIntosh MCD500
MSB DAC IV
NAD T163
Onkyo TX-DS989
Oppo BDP-105EU
Pioneer DV-646A
Stello DA100 Signature
T+A DVD 1210 R
Yamaha DSP-AX1

* Lecteurs et enregistreurs de CD, de SA-CD, de DVD, ... testés en PCM 16 bits et 44,1 kHz :
Accuphase DP-78
Classé Audio CDP-102
Denon CDR-1000
Denon DCD-SA1
Denon DVD-5000
Esoteric X-01
Linn Unidisk 2.1
McIntosh MCD500
Musical Fidelity NU-Vista 3D CR
NAD C660
NAD M5
Oppo BDP-105EU
Pioneer DV-646A
Sony SCD-555ES
Sony SCD-777ES
Sony SCD-XA777ES
Sony SCD-XA9000ES
Sony SCD-XB940QS
T+A DVD 1210 R
Thomson DAR 2060
Fichiers joints
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