[Les chiffres] - Amplitude des défauts des appareils hifi

[ohl]

La puissance par unité de surface étant multipliée par 4 lorsque la surface totale est divisée par deux, cela signifie que lorsqu'on approche l'enceinte d'un mur, la puissance acoustique totale émise par l'enceinte est multipliée par deux (on considère un enceinte omnidirectionnelle).

Pas sûr que la physique apprécie cette explication
Supposons que l'enceinte ne soit pas particulièrement audiophile : en émettant, elle ne sait pas d'avance si les murs sont proches ou pas (sauf si le câble cher lui a tout expliqué avant évidemment). Donc elle va émettre dans toutes les direction (c'est généralement le cas dans le grave). L'onde émise va alors se réfléchir sur le mur arrière, comme si une source virtuelle était de l'autre côté du mur. Dans les très basses fréquences, cette onde va revenir et s'additionner à l'onde initiale et pouf...! +6dB en pression Idem pour les autres parois.

Bon , par les impédances de rayonnement, on devrait arriver aux mêmes résultats...mais est-ce aussi simple à comprendre ?

[Pio2001]

Deux sources de 100 Watts additionnées donnent 400 Watts ?

Avec un apport d'énergie extérieur, c'est possible (deux amplis branchés en série, tant que les alims suivent et délivrent le courant nécessaire). Mais avec deux ondes passives, c'est pas possible. Ce serait de la génération spontanée d'énergie.

Ou bien le vrai chiffre est +3, ou bien c'est +6, et l'impédance acoustique du milieu se répercute sur le mécanisme de transduction et lui en soutire plus de watts.

[thierryvalk]

Je pense qu'il ne faut pas raisonner en watts mais bien en SPL.

[Pio2001]

La conversion de l'un à l'autre est simple.

L'intérêt du Watt, c'est que c'est une énergie par unité de temps, et qu'on sait que l'énergie se conserve.

[Brigou Dirilmir]

Donc le rapport signal bruit sera le même sur une enceinte BR que sur une enceinte HR.

Ca dépend si le bruit est produit en amont ou en aval du réglage de volume.
En effet, dans une pièce donnée, on va régler le volume sonore à notre convenance. Avec une enceinte BR, on va régler la sortie de l'ampli plus haut qu'avec une enceinte HR pour le même niveau d'écoute.

Si le bruit est produit en aval de ce réglage, le rapport signal bruit sera moins bon avec l'enceinte HR.
Si le bruit est produit en amont, dans le préampli, alors le rendement de l'enceinte ne changera rien.

Je ne suis pas sûre de comprendre.
Une enceinte ayant aucune dynamique intrinsèque (tant que les HP bossent dans leur domaine "linéaire", j’étends par là ; sans compression dynamique liée à la chauffe subite de la bobine mobile par exemple, ou liée au champ magnétique proche de Xmax), le rapport SN sera toujours le même entre une enceinte HR et BR, enfin je pense.

[Pio2001]

Alors j'ai regardé dans Floyd Toole, page 184. Pour chaque division par deux de l'angle solide, il indique

Sound pressure at radius r : 2p (+ 6 dB)
Sound intensity at radius r : 4I (+ 6 dB)
Area : A/2
Sound power radiated into the solid angle : 4IA/2 = 2P (+3 dB)

Ca reste nébuleux pour moi...

[Pio2001]

Une enceinte ayant aucune dynamique intrinsèque (tant que les HP bossent dans leur domaine "linéaire", j’étends par là ; sans compression dynamique liée à la chauffe subite de la bobine mobile par exemple, ou liée au champ magnétique proche de Xmax), le rapport SN sera toujours le même entre une enceinte HR et BR, enfin je pense.

C'est vrai tant que le volume de l'ampli reste à fond... et donc qu'on se prend une explosion sonore à la figure, d'autant plus puissante que le rendement de l'enceinte est élevé.

Les choses deviennent plus compliquées à partir du moment où on règle le volume sonore à notre convenance. Le bruit de fond de toute ce qui se trouve après notre réglage de volume (ampli de puissance) n'a aucune raison de changer. On l'entend en collant l'oreille au tweeter. Même avec le volume complètement à zéro, il est toujours là. Et son intensité est proportionnelle au rendement de l'enceinte.

Si on compare ce bruit là au niveau du signal qu'on choisit d'écouter, l'écart entre les deux ne sera pas le même en fonction du rendement de l'enceinte, pour un volume d'écoute identique.
Mais dans l'absolu, en effet, le rapport signal / bruit maximal reste le même... à condition de supporter le volume sonore maximal de l'ampli sur l'enceinte haut rendement, qui est plus élevé que le volume sonore maximal du même ampli sur une enceinte bas rendement (on suppose que l'enceinte a une puissance illimitée).

[ohl]

Ca reste nébuleux pour moi...

Une explication : dans le grave, le son original et le son réfléchi s'additionnent en phase (+6dB).
Par contre plus haut en fréquence, on additionne des sons non corrélés ce qui ne donne que +3dB.
Comme on parlait de basses fréquences avec une source proche des parois, on est bien dans le premier cas.
Dans les livres d'acoustique traitant du bruit en général, c'est le deuxième cas qui est évidemment considéré.

[wakup2]

Il ne faut confondre l'intensité acoustique ou pression quadratique et la pression acoustique.

Pour un gain de 6dB il faut multiplier par 4 l'intensité acoustique/pression quadratique ou multiplier par 2 la pression acoustique

http://www.techniquesduson.com/decibels.html


Dans le cas de l'effet de baffle, passage 2pi a 4pi, perd 6dB en basse fréquences

[Pio2001]

Il ne faut confondre l'intensité acoustique ou pression quadratique et la pression acoustique.

Pour un gain de 6dB il faut multiplier par 4 l'intensité acoustique/pression quadratique ou multiplier par 2 la pression acoustique

Comment interprètes-tu l'indication de Floyd Toole comme quoi le même phénomène physique correspond à +6 dB en intensité et en même temps +3 dB en puissance totale émise ? Penses-tu, comme moi, qu'il se mélange les conventions ?

Si tout est à +6 dB, d'où vient l'énergie mécanique supplémentaire ?

[Brigou Dirilmir]

Le bruit de fond de toute ce qui se trouve après notre réglage de volume (ampli de puissance) n'a aucune raison de changer. On l'entend en collant l'oreille au tweeter.

ah oui effectivement.
Par analogie, avec un ampli de classe B la disto h sera moindre sur une enceinte BR, et/ou sur toute enceinte dont l'impédance est élevée.

[Pio2001]

Si tout est à +6 dB, d'où vient l'énergie mécanique supplémentaire ?

Je réfléchis au problème... remplaçons le mur, qui réfléchit l'onde, par une seconde enceinte à proximité de la première, qui joue exactement le même signal, en phase.
La distance entre les deux enceintes est supposée petite devant la longueur d'onde émise, de même que la taille des enceintes, qu'on pourra considérer comme des sphères pulsantes.

Notre problème est d'expliquer comment, en ajoutant une seconde enceinte de même puissance, on rayonne 4 fois la puissance initiale, alors qu'on ne consomme que 2 fois la puissance initiale.

Le débattement du haut-parleur d'une enceinte vers l'extérieur crée une surpression dp, et une dépression -dp.
Lorsque l'autre enceinte est en fonctionnement, le haut-parleur doit se mouvoir contre une surpression dp et contre une dépression -dp en provenance de l'autre enceinte.
L'analyse qualitative est assez bancale, il faudrait plutôt raisonner en termes d'accélération des molécules d'air, mais mon hypothèse est qu'une membrane pulsante fonctionnant dans une onde acoustique préexistante travaille davantage que dans un milieu silencieux pour atteindre le même débattement mécanique.

Tel que je vois les choses, l'énergie acoustique produite localement par une membrane vibrante est plus grande pour un déplacement identique lorsque l'enceinte travaille contre une autre enceinte... ou contre sa propre réverbération.

Dans, ce cas, l'enceinte devrait logiquement consommer plus de courant, mais il est possible que le surplus ne corresponde qu'à l'énergie acoustique supplémentaire, qui est certainement petite devant toute l'énergie électrique consommée.

Par contre, ça voudrait dire que les formules indiquées par Floyd Toole dans son livre sont fausses. La puissance totale rayonnée par une enceinte dans un demi-espace serait bien quadruplée (+6 dB), et non doublée (+3 dB).

Reste la question de Ohl : comment l'enceinte sait-elle qu'il y a un mur derrière elle ? Dans mon exemple, c'est parce qu'elle ressent l'onde réfléchie au niveau de sa membrane.
Mais alors qu'en est-il de deux enceintes face à face à grande distance l'une de l'autre, avec un auditeur au mileu ? Loin de toutes parois de la pièce, la superposition des deux enceintes doit donner +3 dB, et non +6 dB ! En effet, les ondes étant sphériques, elles s'atténuent en 1/r2, et une fois parvenue à l'autre enceinte, la pression acoustique résiduelle n'oppose plus de résistance au déplacement de la membrane du HP !

Mais alors qu'est-ce que ça veut dire pour deux enceintes qui jouent en mono dans une pièce normale ??

[wakup2]

Mais alors qu'est-ce que ça veut dire pour deux enceintes qui jouent en mono dans une pièce normale ??

Il faut faire le rapport entre la longueur d'onde et la distance qui sépare les 2 sources, on considère que si la distance entre les 2 source est inférieur a 1/4 voir 1/3 de la longueur d'onde a la fréquence considéré il y'a une parfaite sommation et +6dB, si la longueur est plus grande, on va tendre vers une sommation imparfaite et decorrélé, +3dB.

On l'observe facilement notamment dans le grave ou le signal aux très basses fréquence est quasi mono

[Pio2001]

Nouvelle version du paragraphe correspondant, j'ai remis 18 dB au lieu de 9 :

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.

Mais alors qu'est-ce que ça veut dire pour deux enceintes qui jouent en mono dans une pièce normale ??

Il faut faire le rapport entre la longueur d'onde et la distance qui sépare les 2 sources, on considère que si la distance entre les 2 source est inférieur a 1/4 voir 1/3 de la longueur d'onde a la fréquence considéré il y'a une parfaite sommation et +6dB, si la longueur est plus grande, on va tendre vers une sommation imparfaite et decorrélé, +3dB.

On l'observe facilement notamment dans le grave ou le signal aux très basses fréquence est quasi mono

Ah, d'accord...
Bon... je compte faire des mesures pour vérifier tout ça

[Scytales]

Voilà qui pourrait t'intéresser : j'ai réussi à mettre la main sur un test, assez difficile à trouver, du Sony SCD-1 édité par un magazine américain aujourd'hui disparu (Sony SCD-1 Super Audio CD Player, Edward J. Foster, Audio, novembre 1999, page 65 à 74) avec notamment des mesures de distorsion harmonique plus bruit (THD+N) en fonction de la fréquence et en fonction du niveau numérique non seulement sur SA-CD mais aussi avec chacun des cinq filtres d'interpolation pour CD sélectionnables sur le DSP Sony CXD8762 "VC24". Les mesures sont faites avec un Audio Precision System 2 à partir du CD test CBS CD-1 et du SA-CD test Sony réf. TGZD 90005.

L'intérêt est de pouvoir observer l'effet sur la THD+N de ces fameux filtres d'interpolation "mous" qui troquent une meilleure réponse impulsionnelle contre moins de réjection des images ultrasoniques du spectre situé dans la bande utile. Voici des échantillons de résultats mesurés sur CD à 0 dBFS entre 20 Hz et 20 kHz :

* filtre standard (suréchantillonnage 8x conventionnel) :
- env. 0,0017 % de 20 Hz à 4 kHz, puis THD+N croissant régulièrement jusqu'à un max. de 0,003 % à 10 kHz
- au-delà de 10 kHz, la courbe de THD+N plonge, mais je suppose que c'est simplement parce que les harmoniques de hauts rangs des signaux au-delà de 10 kHz sont en-dehors de la bande passante de l'analyseur, je n'en tiens donc pas compte même si, à tout le moins, cela signifie que la distorsion domine le bruit

* filtre n° 1 (réponse impulsionnelle quasiment sans sur-oscillation mais un spectre image visible jusqu'à 40 kHz où il est progressivement atténué jusqu'à environ -58 dB par rapport au niveau du signal dans la bande utile) :
- env. 0,0018 % de 20 Hz à 4 kHz, puis THD+N croissant régulièrement jusqu'à un max. de 9 % (neuf pour cent) à environ 18 kHz, où la courbe se stabilise

* filtre n° 2 (réponse impulsionnelle sans aucune sur-oscillation mais un spectre image visible jusqu'à 80 kHz où il est atténué d'environ 58 dB et une atténuation en peigne d'environ 30 dB entre 40 et 75 kHz et encore moins d'atténuation dans la bande 22/34 kHz) :
- env. 0,1 % de 20 Hz à 500 Hz, puis THD+N croissant à peu près régulièrement jusqu'à 0,4 % à 8 kHz, suivie d'une chute à 0,07 % jusqu'à 10 kHz (curieux) et une remontée spectaculaire jusqu'à 10 % à environ 16 kHz, où la courbe sort du bord supérieur du cadre du graphique...

* filtre n° 3 (réponse impulsionnelle avec peu de sur-oscillations et une très bonne réjection des images avec seulement un pic étroit de - 50 dB à env. 24 kHz) :
- env. 0,0018 % de 20 Hz à 4 kHz, puis THD+N croissant irrégulièrement jusqu'à quelque chose comme 0,003 % de 4 kHz à 16 kHz, fréquence à partir de laquelle la courbe grimpe en flèche jusqu'à un max. de 0,18 % à 20 kHz

* filtre n° 4 (réponse impulsionnelle avec peu de sur-oscillations et une réjection correcte des images avec des pics de résidu atténués de -45 à - 55 dB env. entre 24 et 40 kHz) :
- THD+N croissant régulièrement de 0,0018 % à 20 Hz à 0,01 % à 1 kHz, suivie d'une diminution à 0,004 % à 2 kHz puis d'une remontée irrégulière jusqu'à env. 0,14 % à 13 kHz, fréquence à partir de laquelle la THD+N se stabilise jusqu'à 20 kHz

En résumé : à part le filtre n°3, qui se défend par rapport à une interpolation conventionnelle, les autres filtres sont... spéciaux dirons-nous sur le critère de la distorsion harmonique (qui domine clairement le bruit vue l'allure des courbes). Sachant que, sur les courbes de THD+N en fonction du niveau en numérique, la distorsion avec le filtre n° 4 commence à s'écarter de la courbe du filtre standard et des filtres n°1 et 3 au-dessus d'un niveau de - 30 dBFS et avec le filtre n° 2 dès -50 dBFS.

Clairement, ces filtres optionnels sont à ABXer avec des programmes ou des signaux comportant des fréquences très aigus avec du niveau !

Pour la petite histoire, la THD+N en fonction de la fréquence en SA-CD à -3 dBFS : env. 0,0013 % de 20 Hz à 2 kHz, puis THD+N croissant régulièrement jusqu'à un max. de 0,0019 % à 10 kHz et ensuite la courbe plonge en-dessous de 0,001 % dans l'extrême-aigu (même remarque que ci-dessus pour le filtre CD standard en ce qui concerne ce plongeon).

Nota : les commentaires descriptifs sur la réponse en fréquence de chacun des cinq filtres d'interpolation sont réalisés à partir de mesures provenant d'une autre source.

Très intéressant, mais que veut dire THD+noise au juste ?
Est-ce cela veut dire qu'on ajoute tout le bruit de fond aux harmoniques, même à des fréquences non multiples, ou qu'on mesure juste les harmoniques, et que l'on prend la peine d'indiquer que le niveau des harmoniques comporte du bruit ?

Si on est dans le premier cas, alors les mesures sont sans surprises et n'indiquent aucune distorsion harmonique. En effet, le signal test est "répliqué" par les filtres optionnels à des fréquences plus élevées. Si la mesure de THD+Noise inclut tout ce qui se passe, alors elle inclut aussi les répliques de la fréquence initiale, et le pourcentage final n'est autre que la traduction, en %, du taux de réjection des alias, en dB.

Par exemple, imaginons un filtre optionnel qui, au lieu de tout couper après 22 khz, n'atténue qu'à -18 dB le 26 kHz (niveau final en sortie).
On joue un 18 kHz pour mesurer la distorsion. Il y a 0% de distorsion, mais l'image miroir du 18 khz est présente à 22 + (22-18) = 26 khz, et son niveau est de -18 dB.
L'analyseur trouve zéro distorsion à 36, 54, 72, 90 kHz etc, mais s'il intègre tout dans la mesure, il va trouver -18 db de bruit, et donc indiquer 12.5 % de THD+noise.

Bien vu !

Je ne connais pas le détail de la mesure, mais il me semble bien que l'AudioPrecision intègre tous les signaux dans la bande de fréquence d'analyse pour calculer la composante bruit (N) de la THD+N, ce qui est la méthode habituelle pour calculer ce paramètre. Voir : https://fr.scribd.com/document/50438292 ... ob-Metzler