Beaucoup d’encre a été versée sur le sujet depuis plus de vingt ans et beaucoup de batailles ont été livrées, y compris sur ce forum, notamment à coup de courbes publiées par le magazine américain Stereophile. Les commentaires récemment émis par Amirm sur le désormais fameux forum Audiosciencereview.com au sujet de la lecture d’un SA-CD du commerce dans le test d’un Marantz SA-10 ont éveillé en moi une inquiétude.
J’ai donc réfléchi à ce que je pouvais faire à mon modeste niveau pour vérifier si ce bruit haute fréquence produisait un effet détectable sur du matériel analogique.
Comme Amirm, je suis d’abord et avant tout limité par la rareté des sources de signaux. Les disques SA-CD de test publiés respectivement par Philips et par Sony à l’occasion du lancement du format sont introuvables. Le seul disque un peu utile que l’on peut se procurer est le Denon Audio Check SACD. Il comporte quelques fréquences à -16 dB FS et -16 dB SA-CD (le 0 dBFS le 0 dB SA-CD étant alignés sur le même niveau) : 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 15 kHz (et 30 kHz en SA-CD, en mode stéréo comme en mode multicanal), ainsi que deux séquences de sinus glissant jusqu’à 20 kHz en CD et 30 kHz en SA-CD. Les autres signaux de test de ce disque sont dédiés aux mesures des enceintes en acoustique.
J’ai essayé de mesurer la distorsion harmonique+bruit de mes deux lecteurs de SA-CD à l’aide des fréquences fixes de la couche SA-CD du disque Denon, mais toutes les pistes produisent un signal qui perturbe mon distorsiomètre automatique (Boonton 1130), qui n’arrive même pas à identifier la fréquence du signal. Ça commence mal.
Pourtant, à l’oreille, tout est normal et j’éprouve les plus grandes difficultés à entendre une différence entre couche CD et SA-CD d’un même disque (quand j’en entends une) dans des conditions d’écoute ordinaire. Le fait que le distorsiomètre ne retrouve pas ses petits n’est pas forcément significatif sans plus ample investigation.
Ce que je peux encore faire, c’est essayer de vérifier si ces signaux de test produisent une différence détectable entre couche CD et couche SA-CD sur des appareils analogiques à galvanomètre.
Voilà mon modeste dispositif expérimental :
Sur la table, de gauche à droite, un psophomètre Rohde & Schwarz UPGR et un millivoltmètre alternatif Leader LMV-181A, tout deux en parfait état de fonctionnement, et le fameux disque test Denon, qui sera lu sur le lecteur de SA-CD Sony SCD-555ES, lui-même en parfait état de marche.
Un psophomètre est un voltmètre très sensible conçu spécialement pour mesurer des tensions de bruit dans la bande audio. Celui-là dispose de plusieurs types de détecteur (un circuit qui réagit d’une façon déterminée à la forme du signal pour produire la valeur du signal de commande du galvanomètre) et de filtres. Il y a deux détecteurs RMS, l’un avec un temps de réaction beaucoup plus court que l’autre (pour les mesures selon les normes CCITT) et un détecteur de crêtes pour les mesures de bruit selon la norme CCIR 468 (une méthode beaucoup plus sensible aux phénomènes transitoires dans le bruit). Pour l’expérience, le filtre linéaire dans une bande de 15 Hz à 100 kHz sera utilisé (les limites à -3 dB de la bande de mesure sont, d'après les spécifications de l'appareil, 3 Hz et 300 kHz).
Le millivoltmètre est calibré pour réagir à la valeur RMS d’un sinus. Il a une bande passante beaucoup plus large, jusqu’à 1 MHz, et une impédance d’entrée de 10 MΩ.
Les deux appareils ont des galvanomètres de très bonne qualité, très bien étalonnés et des aiguilles très fines qui facilitent grandement la lecture. Néanmoins, ils restent des appareils à galvanomètre : il existe donc une marge d’erreur de lecture due à l’opérateur, qui doit apprécier au jugé lorsque l'aiguille se place entre deux graduations du cadran.
Ce que les deux aiguilles vont indiquer, c’est évidemment une tension qui intègre à la fois le niveau du signal sinus de test, que l’on espère dominant, et la somme des tensions de tout le reste : distorsions en tout genre et bruits (ronflement ou souffle). L’idée est donc de vérifier si, à la lecture de la couche SA-CD, l’aiguille dévie de manière significative vers le haut par rapport à la lecture de la couche CD, ce qui serait le signe qu’il se passe quelque chose qui nécessite une interprétation, peut-être la détection d’un bruit supplémentaire ou un autre effet.
Première expérience, brancher le millivoltmètre directement sur une sortie du lecteur de SA-CD. La valeur de la tension de sortie à 1 kHz en mode CD est bien celle attendue d’un signal à -16 dB par rapport à environ 2 V (niveau de sortie nominal du lecteur à 0 dB) : 340 mV.
J’ai effectué une suite de mesures sur toutes les fréquences fixes et sur une plage de fréquence glissante.
Résultats :
1er/ En mode SA-CD, le niveau de sortie (en volt) est rigoureusement identique au niveau de sortie en mode CD, quelle que soit la fréquence. C’était attendu de ce lecteur en particulier (c’est loin d’être le cas de tous) et cela facilite énormément la comparaison entre les deux modes.
2°/ Corollaire : il n’existe aucune différence détectable avec le millivoltmètre qui pourrait laisser penser qu’il se passe quelque chose de pas catholique en mode SA-CD par rapport au mode CD. À l’œuil nu, les aiguilles restent rivées à la même place pour chaque fréquence de test. Tout ce qu’on peut constater, c’est l’effet, identique dans les deux modes, du filtre passe-bas analogique en sortie du lecteur, lequel filtre atténue progressivement le niveau des hautes fréquences (-1 dB à 30 kHz par rapport à 1 kHz en mode SA-CD).
Si le millivoltmètre ne permet pas de constater quelque effet que ce soit, qu’en sera-t-il du psophomètre ? Même si sa bande passante de mesure est moins large, ses détecteurs particuliers réagiront peut-être à du bruit qui aurait été ignoré par le millivoltmètre.
Deuxième expérience. Résultat : chou blanc ! Aucune différence détectable à l'aide du psophomètre entre couche CD et couche SA-CD.
Je ne me décourage pas et je persévère.
Évidement, avec le dispositif employé jusqu’ici, la puissance du signal utile domine largement et est susceptible de masquer la puissance de tous signaux indésirables, notamment ce bruit haute fréquence que l’on cherche à trouver.
J’ai donc l’idée de passer par le préamplificateur en mesurant cette fois-ci sa sortie lorsque le lecteur de SA-CD est sélectionné en entrée. Le préampli est un Cabasse PST 16. Sa bande passante à -3 dB mesurée par mes soins est de 400 kHz. Il laissera donc passer le bruit haute fréquence émis en mode SA-CD. L’idée est, d’abord, de vérifier si l’électronique de ce préamplificateur d’âge canonique est perturbée par quelque chose. Surtout, il sera possible de se servir des filtres et des correcteurs de grave du préamplificateur pour diminuer considérablement la puissance du signal de 100 Hz et obtenir une mesure plus fine de tout ce qui reste dans le haut de la bande passante.
Troisième expérience : mesurer une des sorties du préamplificateur en mode « source directe » (correcteur de grave et d’aigu court-circuités), successivement avec le millivoltmètre et avec le psophomètre. Pour l’occasion, le réglage du volume du préampli est positionné à -10,5 dB par rapport au maximum, la même position sur laquelle j'avais réalisé la mesure de la bande passante du préampli. Le niveau de sortie est d'environ 115 mV.
Résultat : aucune différence détectable entre couche CD et couche SA-CD. Quelle que soit la fréquence, les aiguilles des galvas de l’un et l’autre appareils sont toujours rivées à la même position en passant d’un mode à l’autre.
Il est maintenant temps de passer aux choses sérieuses dans une quatrième expérience.
Le filtre passe-haut anti-rumble du préamplificateur est activé (coupure : 30 Hz à -3 dB). Les correcteurs de grave et d’aigu sont activés. Les correcteurs de grave sont réglés au minimum (effet : -18 dB à 20 Hz, -14 dB à 100 Hz et -3 dB à 500 Hz d’après un vieux banc d’essai de l’appareil). Les correcteurs d'aigu sont laissés en position neutre. Les correcteurs de grave et d'aigu sont indépendants pour chaque canal, ce qui ne permet pas de garantir un réglage identique sur les deux canaux, mais comme un canal sera mesuré au millivoltmètre et l'autre au psophomètre, chaque appareil de mesure sera placé dans des conditions identiques relativement au canal sur lequel il est branché. Dans cette configuration, non seulement le signal de test à 100 Hz sera assez fortement atténué, mais aussi sa distorsion harmonique (H2 dominant très largement, d’après mes propres mesures), ainsi que le bruit de fond du préampli en basses et très basses fréquences. Les appareils de mesures seront donc plutôt excités par ce qui reste du signal en haut de la bande.
Effectivement, la tension mesurée par le millivoltmètre et le psophomètre baisse notablement, ce qui permet de placer ces appareils sur des calibres plus petits (-20 dB par rapport à la situation précédente) et d’obtenir une résolution de lecture plus fine. On peut enfin déceler une petite différence entre mode CD et SA-CD !
Résultats de la mesure au millivoltmètre :
#1A en mode CD : 0,0196 V (19,6 mV)
#2A en mode SA-CD : 0,0202 V (20,2 mV)
Résultats de la mesure au psophomètre :
#1B en mode CD :
- 0,0187 V (18,7 mV) avec le détecteur de crête ;
- 0.0191 V (19,1 mV) avec les détecteurs RMS* ;
#2B en mode SA-CD :
- 0,023 à 0,0232 V (23 à 23,2 mV) avec le détecteur de crête (la valeur oscille entre les deux extrêmes) ;
- 0,021 V (21 mV) avec les détecteurs RMS*.
*Détecteur rapide ou lent, cela ne change rien au résultat final, même si le détecteur lent met quelques fractions de secondes à atteindre sa position d’équilibre alors que le détecteur rapide n’a pas ce délai de réaction.
En mode SA-CD, le psophomètre lit une tension supérieure à la tension mesurée par le millivoltmètre malgré la bande passante de mesure plus réduite du premier, qui intègre donc beaucoup moins de bruit en haute fréquence. Cela est sans doute dû à la qualité des détecteurs du psophomètre. Cela veut peut-être dire aussi que les choses se passent plus en-dessous de 100 kHz que très au-dessus de cette fréquence. Ou que le fameux bruit HF du DSD, si c'est bien lui qui est la cause de cette différence, est très changeant. Ou alors, c'est tout simplement le correcteur d'aigu qui est un chouïa plus bas sur le canal sur lequel est branché le millivoltmètre.
Pour confirmer que ces différences mesurées proviennent bien de signaux en haute fréquence, le filtre passe-bas à 10 kHz du PST 16 est commuté (effet mesuré par mes soins : -3,5 dB à 10 kHz et -20 dB à 30 kHz) en plus des autres filtres déjà en action. Dans ces conditions, la tension de sortie mesurée par le psophomètre est quasiment identique, environ 0,019 V, entre mode CD et mode SA-CD à 0.0001 V près (0,1 mV près ou la marge d'erreur de la lecture à vue du galvanomètre). C'est à peu près pareil avec le millivoltmètre.
Je précise également que répéter les différentes mesures donnent toujours les mêmes résultats.
J’en déduis donc, à titre provisoire et sous les réserves de rigueur, que la légère différence de niveau mesurée par le psophomètre lors de la dernière expérience est probablement liée au bruit en haute fréquence du noise-shaping lors de la lecture de la couche SA-CD.
Le détecteur de crête a donc mis en évidence de 4,3 à 4,5 mV de niveau en plus en mode SA-CD par rapport au mode CD (1,87 dB de plus dans le pire des cas) et le détecteur RMS seulement 1,9 mV de plus (+0,82 dB). Cela jusqu'à 100 kHz ou plus.
Il est intéressant de constater qu’en mode CD, le niveau mesuré à l’aide du détecteur RMS est un peu plus élevé qu’avec le détecteur de crêtes alors que c’est le contraire en mode SA-CD.
Voilà. Tout cela ouvre plus de questions que cela n'apporte de réponses.
Merci Michel. Je viens de relire le mode d'emploi et le manuel de service, dont tu viens de poster un extrait, et effectivement, j'étais dans l'erreur.
) pour en suivre les épreuves... J'adore ça, car on découvre des jeunes artistes chaque fois !