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LIVRES ET ARTICLES
À propos de la visibilité de la distorsion
Toute l'histoire de la reproduction sonore a été constituée de tentatives visant à rapprocher l'illusion de l'original. Et même si un long chemin a été parcouru, nous sommes encore très, très loin d’aborder pleinement le son live. Les différences dans de nombreux paramètres peuvent être mesurées, mais bon nombre d’entre elles restent encore hors du champ de vision des développeurs d’équipements. L'une des principales caractéristiques auxquelles un consommateur, quelle que soit sa formation, prête toujours attention est le facteur de distorsion non linéaire (THD). Et quelle valeur de ce coefficient indique assez objectivement la qualité de l'appareil ? Ceux qui sont impatients trouveront peut-être immédiatement à la fin une tentative de réponse à cette question. Pour le reste, nous continuerons. Ce coefficient, également appelé coefficient de distorsion harmonique totale, est le rapport, exprimé en pourcentage, de l'amplitude efficace des composantes harmoniques en sortie d'un appareil (amplificateur, magnétophone, etc.) sur l'amplitude efficace de le signal de fréquence fondamentale lorsqu'un signal sinusoïdal de cette fréquence est appliqué à l'entrée de l'appareil. Ainsi, il permet de quantifier la non-linéarité de la caractéristique de transfert, qui se manifeste par l'apparition dans le signal de sortie de composantes spectrales (harmoniques) absentes dans le signal d'entrée. En d’autres termes, il y a un changement qualitatif dans le spectre du signal musical. Aux distorsions harmoniques objectives présentes dans le signal sonore audible s'ajoute le problème des distorsions qui ne sont pas présentes dans le son réel, mais qui sont ressenties en raison des harmoniques subjectives qui surviennent dans la cochlée de l'oreille moyenne à haute fréquence. valeurs de pression acoustique. L'aide auditive humaine est un système non linéaire. La non-linéarité de l'audition se manifeste par le fait que lorsque le tympan est exposé à un son sinusoïdal de fréquence f, des harmoniques de ce son de fréquences 2f, 3f, etc. sont générées dans l'aide auditive. Puisque ces harmoniques ne sont pas présentes dans la tonalité d’influence principale, elles sont appelées harmoniques subjectives. Naturellement, cela complique encore l'idée du niveau maximal admissible d'harmoniques dans le chemin audio. À mesure que l’intensité du ton primaire augmente, l’ampleur des harmoniques subjectives augmente fortement et peut même dépasser l’intensité du ton primaire. Cette circonstance permet de supposer que les sons d'une fréquence inférieure à 100 Hz ne sont pas ressentis par eux-mêmes, mais en raison des harmoniques subjectives qu'ils créent, tombant dans la gamme de fréquences supérieure à 100 Hz, c'est-à-dire en raison de la non-linéarité de l’audition. Les raisons physiques des distorsions matérielles qui en résultent dans différents appareils sont de nature différente, et la contribution de chacun aux distorsions globales de l'ensemble du chemin n'est pas la même. La distorsion des lecteurs de CD modernes est très faible et presque imperceptible par rapport à celle des autres appareils. Pour les systèmes de haut-parleurs, la distorsion basse fréquence provoquée par la tête de basse est la plus importante, et la norme spécifie des exigences uniquement pour les deuxième et troisième harmoniques dans la gamme de fréquences allant jusqu'à 250 Hz. Et pour un système de haut-parleurs de très bonne qualité, ils peuvent être inférieurs à 1 %, voire légèrement plus. Dans les magnétophones analogiques, le principal problème lié à la base physique de l'enregistrement sur bande magnétique est la troisième harmonique, dont les valeurs sont généralement indiquées dans les instructions de mixage. Mais la valeur maximale à laquelle, par exemple, les mesures du niveau de bruit sont toujours effectuées est de 3 % pour une fréquence de 333 Hz. La distorsion de la partie électronique des magnétophones est bien moindre. Tant dans le cas des enregistreurs acoustiques que des magnétophones analogiques, du fait que les distorsions sont principalement à basse fréquence, leur perceptibilité subjective est considérablement réduite en raison de l'effet de masquage (qui consiste dans le fait que de deux signaux sonores simultanément, plus -la fréquence XNUMX est mieux entendue). Ainsi, la principale source de distorsion dans votre circuit sera l'amplificateur de puissance, dans lequel, à son tour, la source principale est la non-linéarité des caractéristiques de transfert des éléments actifs : transistors et tubes à vide, et dans les amplificateurs à transformateur, les distorsions non linéaires du transformateur sont également ajoutés, liés à la non-linéarité de la courbe d'aimantation. Il est évident que la distorsion dépend d’une part de la forme de la non-linéarité de la caractéristique de transfert, mais également de la nature du signal d’entrée. Par exemple, la caractéristique de transfert d'un amplificateur avec un écrêtage doux à de grandes amplitudes ne provoquera aucune distorsion pour les signaux sinusoïdaux inférieurs au niveau d'écrêtage, mais à mesure que le signal augmente au-dessus de ce niveau, une distorsion apparaît et augmentera. Ce type de limitation est inhérent principalement aux amplificateurs à tubes, ce qui peut dans une certaine mesure constituer l'une des raisons de la préférence des auditeurs pour de tels amplificateurs. Et cette fonctionnalité a été utilisée par NAD dans une série de ses célèbres amplificateurs à « limitation douce », produits depuis le début des années 80 : la possibilité d'activer un mode avec imitation d'écrêtage de tubes a créé une grande armée de fans d'amplificateurs à transistors de cette société. . En revanche, la caractéristique de coupure centrale (distorsion pas à pas) de l'amplificateur, typique des modèles à transistors, provoque une distorsion des signaux musicaux et des petits signaux sinusoïdaux, et la distorsion diminue à mesure que le niveau du signal augmente. Ainsi, la distorsion dépend non seulement de la forme des caractéristiques de transfert, mais également de la distribution statistique des niveaux du signal d'entrée, qui, pour les programmes musicaux, est proche du signal de bruit. Par conséquent, en plus de mesurer le SOI à l'aide d'un signal sinusoïdal, il est possible de mesurer les distorsions non linéaires des dispositifs d'amplification en utilisant la somme de trois signaux sinusoïdaux ou de bruit, ce qui, à la lumière de ce qui précède, donne une image plus objective des distorsions. Malheureusement, ces derniers n’ont pas reçu une reconnaissance internationale ni une large diffusion. La méthodologie insuffisamment développée pour mesurer le SOI est démontrée de manière convaincante par ce que l'on appelle le « paradoxe du transistor ». En fait, comment expliquer que, selon les résultats de nombreux examens subjectifs, les amplificateurs à tubes avec SOI, des centaines, voire des milliers de fois supérieurs aux amplificateurs à transistors, reçoivent une nette préférence ? Une analyse de la composition spectrale des distorsions des amplificateurs à tubes et à transistors montre leur différence significative : dans les amplificateurs à tubes, la principale contribution à la distorsion est apportée par les harmoniques de rang inférieur, et leur intensité diminue proportionnellement à l'augmentation du nombre d'harmoniques ; dans un amplificateur à transistor , le spectre est beaucoup plus large et l’intensité des composantes ne se prête à aucun motif. Évidemment, compte tenu de l'effet de masquage, l'influence sur la perception subjective des composantes harmoniques des distorsions d'ordre inférieur est affaiblie, et ainsi le rôle des harmoniques supérieures est souligné. Ainsi, pour une évaluation plus correcte des distorsions, il serait nécessaire d'introduire des coefficients de pondération lors de la sommation des harmoniques lors de la détermination de l'amplitude effective des distorsions, et l'influence des harmoniques supérieures devrait augmenter. Cependant, il n’existe pas de méthodes généralement acceptées pour de telles mesures. Pour une non-linéarité typique de type « étape », le niveau de perceptibilité de la distorsion à l'oreille pour un signal sinusoïdal est de 0,1 % et pour les signaux musicaux de 1 %. La distorsion harmonique est mesurée sur une plage de fréquences de 40 Hz à 16 kHz et sur une plage de niveaux allant du niveau de sortie nominal à moins 23 dB. Le THD des amplificateurs modernes varie généralement de 0,001 à 296. Pour les amplificateurs de classe Hi-Fi, les normes internationales (IEC 581-6, etc.) fixent une norme de distorsion de 0,7 %. Pour vérifier la visibilité de la distorsion dans votre système domestique, vous pouvez utiliser des enregistrements spéciaux avec un niveau de distorsion introduit et strictement établi. Par exemple, sur le CD de test "MY DISC" (Sheffild Lab), il y a une douzaine de pistes avec des enregistrements d'une onde sinusoïdale séparée et d'un signal musical avec des niveaux de distorsion de 0,03 %, 0,1 % et ainsi de suite avec une distorsion progressivement croissante jusqu'à 10 % . Je suis sûr que les résultats de l'écoute de tels enregistrements seront étonnants pour beaucoup. Auteur : Alexey Grudinin
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