Test HCFR : Focal Arche, DAC & ampli casque

1. Présentation et sommaire2. Caractéristiques officielles et prix3. Unboxing du DAC Focal Arche4. Analyse technique5. Les mesures avec RMAA6. Les tests de compatibilité avec différents casques7. Le contexte des écoutes et playlist8. Les optimisations pour les casques Focal et les écoutes9. Conclusion10. Compte-rendu d'André_ajr

Les mesures avec REW

 

Afin que vous puissiez comprendre la démarche des mesures des casques, et pourquoi pas vous y essayer, je vais vous indiquer mon protocole et le matériel utilisé mis en oeuvre.

 

Matériel impliqué :

MiniDSP EARS Tig : Banc de mesure casque et écouteurs USB basé sur deux micros calibrés et disposant de courbes de compensations spécifiques aux différents types de mesures (casques, IEM, etc.). Il s’agit du premier système de mesure de casque pour particulier véritablement abordable. Je vous épargne la douleur financière d’un matériel professionnel qui d’ailleurs a conduit jusqu’à présent les passionnés à créer leur propre « RIG » de mesure DIY.

Cette solution MiniDSP présente des avantages, tout d’abord le prix. EARS est vendu en France par Audiophonics pour la petite somme de 209 €/TTC, ce qui est très abordable compte tenu du produit. EARS est équipé de simulateurs auriculaires en silicone. Les mesures tiennent donc compte de la morphologie des oreilles et il est possible d’y introduire des intra-auriculaires. Le produit est plug&play et totalement compatible avec le logiciel gratuit REW. Enfin, les capsules de EARS sont calibrées et compensées suivant le type de casque que l’on va mesurer (fichiers de compensation à télécharger sur le site MiniDSP).

Grace Design m900 (version m9XX Massdrop dans mon cas) : Il s’agit d’un ampli DAC pour casque professionnel. Ce produit a comme avantage de présenter une construction sérieuse et rationnelle. En outre, son amplification est adaptative vis-à-vis de l’impédance du casque. Il est donc possible d’utiliser tout type de casque sans risquer de l’endommager.

Le protocole :

La méthodologie des mesures à partir du EARS et de REW se trouve sur le site de MiniDSP. Je ne rentrerai donc pas dans les détails. Maintenant, si vous optez pour un RIG DIY et un autre logiciel que REW, le protocole sera bien évidemment très différent.

Il faut cependant tenir compte de plusieurs éléments concernant la mesure des casques circum-auriculaires. Il est impératif de tenir compte des éléments qui peuvent influer sur les mesures :

• Les coussinets (pads) et les adaptateurs auriculaires (tips) ont une incidence sur la mesure. Il est donc recommandé d’utiliser les accessoires par défaut ou d’effectuer des mesures par type de coussinet et d’adaptateur.
• La position du casque peut avoir une incidence sur la mesure (inclinaison, orientation, insertion).

Nos mesures tiennent donc compte d’une moyenne obtenue à partir des positions les plus usuelles. Les mesures ont été lissées à 1/48 afin d’avoir une bonne lisibilité sans perdre trop d’informations sur la réponse en fréquence.

Ce protocole de mesure servira à évaluer la compatibilité de l’Arche avec différents casques sur la base du volume que l’on va atteindre typiquement pour des écoutes à bas niveau (55 décibels) et à niveau élevé (80 décibels).

Nous mesurerons également le Stellia amplifié suivant les trois modes proposés par l’Arche : Voltage, Hybride et Optimisé.

 

Les Mesures Avec RMAA

 

RightMark Audio Analyzer est un logiciel gratuit (25€ en version pro) qui permet d’utiliser un ordinateur comme plateforme de mesure de performance d’appareils audio. Il suffit d’avoir une bonne carte d’acquisition audio ou une interface externe sous PC. La section acquisition permet alors de récupérer le signal et d’avoir un grand nombre d’informations sur la performance des appareils : réponse en fréquence, DHT, rapport signal bruit, Dynamique, etc.

Un logiciel vraiment complet mais qui a comme défaut d’être tributaire du matériel impliqué. La précision et l’exactitude des mesures sont donc relatives à l’environnement de mise en oeuvre. Il ne s’agit pas d’un AudioPrecision ou d’un équivalent, néanmoins l’avantage est d’être accessible à tous autant sur le tarif de la licence que sur le matériel nécessaire.

Dans notre banc d’essais nous utilisons un PC équipé d’une carte Creative Sound Blaster ZxR et une interface USB Tascam UH-7000 suivant les mesures à effectuer. Nous avons appliqué un signal de 24 bit à 96 kHz afin d’avoir une meilleure lisibilité des mesures et afin d’être dans un contexte numérique et de performance élevée. Le cas typique en écoute serait pour une équivalence de signal 24 bit 44.1 kHz/48 kHz.

Téléchargez RMAA ici

Dans le cadre du test de l’Arche, RMAA nous servira à mesurer la performance du DAC sur de l’audio qualité CD (16 bit / 44.1 kHz) et Hi-Res 24 bit / 96 kHz afin d’avoir une lecture étendue de la réponse en fréquence, dans le but d’avoir une vue sur le filtre numérique utilisé par défaut. Nous ferons également des mesures sur le DSD et sur l’entrée RCA afin de vérifier la neutralité (ou pas) du circuit ADC.

Mise en oeuvre et premières remarques

Afin d’utiliser RMAA il faut effectuer une mise en condition des appareils, qui touche à la configuration des périphériques Windows et sur les appareils eux-mêmes. Cette étape permet aussi de vérifier certaines choses et l’Arche n’échappe pas à quelques remarques.

Le manuel nous indique très justement un usage possible comme DAC à condition de positionner le contrôle de volume au maximum sur 99. Une manipulation simple mais il est regrettable de ne pas disposer d’un sélecteur de sortie à volume fixe ou variable. D’autres DAC le proposent et c’est bien pratique. Ce que le manuel ne nous dit pas, c’est que le gain agit également sur les sorties, la position bas (Low) étant celle qui convient. En effet si on effectue des mesures avec le gain placé sur haut (High), la phase d’étalonnage de RMAA nous indique un niveau trop élevé avec pour conséquence un bruit et une distorsion excessive, alors que le bruit plancher de l’Arche est pourtant très bon.

À mon sens il s’agit d’un défaut, car dans tous les cas cela ne permettrait pas d’ajuster correctement les sensibilités de sortie sur un appareil qui ne serait pas parfaitement compatible. Il s’agit peut-être d’un bug qui pourra se corriger via firmware ?

Mesure du bruit planchER

Le bruit plancher permet de se rentre compte de plusieurs choses. D’une part, de savoir si l’alimentation est bien conçue et dispose d’un bon filtrage. Dans ce cas il y aura réjection de la pollution du courant secteur. D’autre part, de savoir si les régulations et conversions DC/DC sont bonnes et ne rehaussent pas le bruit résiduel du signal. Il en va de même pour le reste de l’électronique qui peut dans certains cas rehausser le bruit.

Nous avons mesuré deux états, le premier en l’absence de signal, l’autre à partir du signal d’étalonnage jusqu’au niveau de capture d’environ -1 dB.

Le bruit plancher mesuré dans des conditions d’usage normaux (pas de filtres ni d’isolation du courant secteur) indique un niveaux très bas sous une moyenne de -130 dB. Un score excellent qui nous indique une bonne conception au niveau des alimentations et de la tenue du signal et de son intégrité (peu de bruit = peu ou pas d’erreur). En théorie le bruit de fond (souffle) sera bas à inaudible (virtuellement inexistant).

A partir du signal d’étalonnage le bruit plancher ne change pas. La seule variable vient de signal lui même et de quelques pics de distorsion et de montée en bruit sur certaines harmoniques. Un phénomène normal au regard du matériel de mesure, l’environnement sans traitement et à cause du mode fonctionnel de RMAA.

En dehors de ces variantes prévisibles et normales, le bruit plancher ne change pas. D’une part l’Arche affiche donc une bonne conception de ces circuits d’alimentation mais aussi de ces différents étages sur lesquels la résiduelle de bruit n’est pas rehaussée.

Mesure d’un signal numérique CD 16 bit / 44.1 kHz

 

Rien à signaler de particulier sur le décodage d’un signal qualité CD si ce n’est quelques pics de distorsion, une mesure normale compte tenu du banc d’essai. La réponse en fréquences indique une léger roll-off aux hautes fréquences induit par le filtre numérique que nous pourrons analyser plus en détail sur une mesure faite à partir d’un échantillonnage supérieur. La diaphonie est assez bonne et surtout assez régulière sur l’ensemble du spectre tonal. Il n’y a qu’un petit écart aux basses fréquences, rien qui soit fondamentalement ennuyeux à l’écoute.

Mesure d’un signal Hi-Res 24 bit / 96 kHz

Sur un signal Hi-Res 24 bit / 96 kHz rien de particulier n’est à signaler. La réponse en fréquence nous indique que l’Arche utilise par défaut un filtre rapide (Sharp) qui figure dans le mode de fonctionnement du DAC AK4490. Ce type de filtre est le moins intrusif sur le rendu audio en intervenant peu sur les hautes fréquences se trouvant dans le spectre audible. En effet l’atténuation du roll-off à 20 kHz affiche une amplitude de seulement 0,25 dB. L’incidence du filtre est identique à celle observée sur le signal 16 bit / 44.1 kHz.

Nous retrouvons la légère différence de diaphonie aux basses fréquences, mais dans l’ensemble les mesures sont très bonnes et relatives à une excellente performance, compte tenu de l’environnement de notre banc d’essai.

Mesure d’un signal 1 bit DSD64

Afin de mesurer un signal DSD, il nous faut tricher un peu. En effet RMAA est incapable de générer en temps réel un test tone sur ce type de format audio numérique. Nous avons donc capturé les tests de RMAA afin de les convertir en DSD. Le signal test sera lu par un logiciel compatible comme JRiver, RMAA sera paramétré en mode mesure uniquement (sans générateur). Cette astuce est plutôt fonctionnelle mais malheureusement certaines mesures ne peuvent plus se faire. Notre tableau sera donc partiel.

Ce que nous observons peut surprendre mais est typique du comportement d’un DAC lorsqu’il décode du DSD. Le filtre employé est différent ce qui aura pour effet de changer la franchise de la coupure du roll-off. Le but étant de tailler dans la réponse en fréquence là où se manifeste la hausse de distorsion (la forte montée des courbes au delà des 20 kHz).

Cette observation permet de comprendre l’intérêt du DSD128 et du DSD ayant un échantillonnage encore supérieur. En effet le pic se décale alors davantage dans les très hautes fréquences et sera gommé par le filtre numérique. Du moins cette observation est possible suivant le filtre employé, donc l’efficacité n’est pas équivalente d’un DAC à l’autre.

Comme l’Arche est compatible DSD256, il y a tout intérêt à effectuer un upsampling à la source, la musicalité ne sera pas meilleure mais la hausse de bruit et de distorsion a des chances d’être alors supprimée par le filtre. Même si le risque est moindre pour l’électronique et les transducteurs, cette approche sécurisante ne peut pas faire de mal.

Cet état est du fait d’un filtre non intrusif sur le DSD alors que d’autres appareils (voir des logiciels) proposent une coupure franche qui réduit considérablement la réponse en fréquence. Cette solution plus drastique n’en est pas moins pertinente car nous restons dans le spectre audible.

Mesure de l’entrée RCA

L’Arche dispose d’une entrée RCA permettant d’utiliser une autre source et de centraliser tout un système autour du DAC qui peut alors servir de préamplificateur. Pour que cela puisse se faire, il faut que le circuit ADC attenant soit bon et sans dégradation du signal. Notez que cette entrée ne peut pas servir de by-pass HomeCinema, l’Arche ne dispose pas de ce mode et comme les sorties sont uniquement sur un volume variable, cette intégration est compromise d’entrée de jeu.

Notre démonstration va se baser sur une mesure de DAC qui servira de témoin. Puis nous mesurerons ce DAC par l’intermédiaire de l’Arche. Pour des raisons pratiques j’ai opté pour le micro DAC LH Labs GO2A SE.

Commençons par vérifier le bruit plancher à partir d’un signal :

Ce que nous mesurons est pas mal du tout sur le gain moyen. Le niveau de référence ayant été atteint sur 80% du volume géré par Windows.

Lorsque nous intercalons l’Arche, voici ce qu’il se passe :

Petite déception qui annonce des mesures mettant en évidence une dégradation du signal. Le niveau de mesure de référence nécessite de monter le volume de Windows à 90. Pour être totalement transparent, c’est cet écart qui a imposé l’usage du GO2A sur son gain moyen alors qu’il aurait fallu rester sur le gain bas. Malheureusement en gain bas, l’ajout de l’Arche dans la chaîne ne permettait pas d’atteindre le niveau de référence. L’Arche va imposer un premier problème, une baisse de niveau.

Autre problème, le bruit plancher est à la hausse et ceci est bien plus problématique. Le GO2A seul score sur un moyenne de -132 dB. Avec l’Arche le bruit plancher passe à environ -110 dB de moyenne. Rien de dramatique, car on reste dans l’inaudible en théorie. Néanmoins, via un usage numérique pur l’Arche a fait beaucoup mieux !

Voici le récapitulatif des mesures :

 

En vert la réponse en fréquence du GO2A mesurée par l’intermédiaire de l’Arche. Le filtre n’étant pas le même (le GO2A utilise un DAC ESS et des filtres propriétaires mis au point par LH Labs), nous notons une différence de la réponse en fréquence dont la teneur correspond au mode de fonctionnement de l’Arche. Le filtre agit, c’est tout à fait normal et ce n’est pas un facteur d’inquiétude.

Sur les autres mesures le résultat est malheureusement sans appel. Et bien que les mesures du GO2A aient été pourtant pénalisées par l’usage d’un désymétriseur passif afin d’attaquer les entrées Line uniquement symétrique du UH-7000 pour la capture, l’incidence de l’Arche ne passe pas inaperçue. Nous partons d’un DAC ayant de très bons scores à un DAC moyen de gamme voire mauvais. Étrange compte tenu du circuit ADC qui semble pourtant bon voire excellent. Peut-être s’agit-il d’un défaut qui pourra être corrigé par firmware ?

En tout état de cause on ne peut pas dire que l’Arche soit un bon préampli pour source analogique. D’ailleurs ce n’est pas sa destination principale car l’Arche est avant tout un DAC amplificateur casque et vers cette finalité d’usage nos mesures indiquent du très bon.

Les modes d’amplification, incidence sur la performance globale de l’Arche ?

La grande particularité de l’Arche est de proposer deux types d’amplification qui peuvent fonctionner conjointement et donner naissance à des modes optimisés spécifiques aux casques Focal. Nous avons noté que la sélection du gain a une incidence sur le signal de sortie analogique, mais qu’en est-il des modes d’amplification ? Car en théorie le gain ne devrait pas intervenir sur les sorties analogiques et n’avoir un effet que sur les sorties casque. Nous pouvons donc nous poser la question.

Sur le coup soyons rassurés, car les mesures ne démontrent pas une incidence dramatique. Cette incidence est d’ailleurs totalement négligeable bien qu’étant pourtant présente, mais sur de très faibles valeurs. Admettons que les modes d’amplification n’ont virtuellement et subjectivement aucune incidence.

Certains des modes auront donc tendance à modifier quelque peu les valeurs des mesures, ce qui se constate aussi sur la lecteur des FFT. Les modes ne sont pas tout à fait neutres sur les sorties audio analogiques, mais comme indiqué plus haut, sur des valeurs négligeables. L’objectif étant d’agir davantage sur le comportement des casques c’est sur ce point que l’on pourra évaluer l’incidence et les gains dans le cas des modes optimisés pour les casques Focal.

 

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié au Focal Arche : HTTPS://WWW.HOMECINEMA-FR.COM/FORUM/AMPLIFICATEURS-CASQUES/FOCAL-ARCHE-AMPLIFICATEUR-DAC-SUPPORT-T30094066.HTML