Qualité des graves sur un ampli

[begwanch]

Si nous sommes là, si nous ergotons sur des différences souvent de deuxième ordre, c’est bien parce que la réponse de nos systèmes n’est pas complètement linéaire. Du coup, nous devons admettre que nous avons affaire à des formes de distorsion d’une grande diversité: on ne peut pas convoluer la réponse impulsionnelle et avoir le rendu exact du système sur ne serait-ce qu’une simple note de piano, pour ne pas parler d’un solo de batterie, d’une symphonie ou d’un opéra !

Bonjour Christian,

J'ajouterai que les non-linéarités sont continuellement variables. Tout cela échappe complètement à une réponse impulsionnelle!

J'avais investigué un peu du coté de l'enveloppe du signal et me suis arrêté en arrivant à la conclusion que quoi qu'il arrive s'il existe une différence entre l'entrée et la sortie d'un système il suffit de lui appliquer suffisamment de contre réaction pour que l'erreur disparaisse. C'est bien ce que montrent les calculs mesures et simulations.

Sauf que dans le domaine de l'audio rien n'est simple! La contre réaction a généralement l'effet inverse sur la qualité sonore, la dégradation étant proportionnelle à la quantité de contre réaction appliquée...

Gérard Perrot, Héphaïstos de la revue de l'Audiophile a ouvert une voie vers un début d'explication de ce paradoxe en faisant remarquer que la contre réaction agit grâce au gain des étages précédant la source d'erreur. L'étage de sortie bénéficie de la totalité du gain de la boucle alors que l'étage d'entrée par définition n'en a aucun. Ses erreurs ou non-linéarités ne sont pas réduites par la boucle de contre réaction. La linéarité de l'étage d'entrée est donc critique pour le résultat final.

La fonction de transfert d'un étage amplificateur dépend du point de repos, courant et tension, défini par les polarisations. Une non linéarité stable et constante peut être éliminée par l'oreille alors qu'une non linéarité non constante même de faible amplitude sera gênante par effet d’émergence. Il faut donc que l'étage d'entrée soit d'une linéarité inconditionnelle et ce quoi qu'il arrive!

La contre réaction a pour conséquence la réduction de la plage de travail de l'étage d'entrée, c'est la tension de sortie divisée par le gain des étages suivant. Donc avec l'augmentation du gain de boucle arrive un moment ou les bruits et variations des polarisations deviennent plus grands que le signal à amplifier, la musique. Et la contre réaction n'y peut rien, bien au contraire elle en est la cause! Il faut donc que les polarisations soient imperturbablement stables et silencieuses.

En respectant ces deux conditions la contre réaction permet de faire un ampli plaisant à l'écoute du grave à l'aigu et performant du coté des mesures.

Mais tout aussi intéressant il est possible de mesurer ou d'extrapoler depuis des simulations l'amplitude des bruits et variations des polarisations et points de repos dans et autour de l'étage d'entrée, puis d'écouter leurs influences sur la qualité sonore. L'oreille perçoit nettement les effets de bruits et/ou variations extrêmement faibles complètement hors de portée d'une mesure en sortie de l'ampli, tout est noyé dans d'autres bruits qui eux sont sans incidence sur la qualité sonore perçue. Rien n'est simple dans l'affaire!

L'explication réside certainement du coté de la perception auditive mais c'est un très gros travail pour finalement un si petit sujet caché dans une si petite niche...

Peut être un début de piste avec un parallèle avec la vision. Un oeil en pleine forme est capable de voir un objet de taille supérieure ou égale à une cinquantaine de µm. Pourtant on peut voir les effets d'objets beaucoup plus petits donc invisibles en tant qu'eux mêmes comme par exemple l’irisation causée par les cuvettes d'un CD qui ne font guère plus du micron pour une profondeur de 400nm.
Pourquoi pas un genre d'effet similaire avec la perception auditive?
Cela correspondrait assez bien avec ce que j'ai pu constater, mais c'est une autre histoire!

joël

Bonjour Joël, merci pour tes commentaires.
Ton parallèle avec la vision est intéressant aussi parce qu’il s’agit de phénomènes d’interférence multispectrale. Cela va au-delà de l’explication plus directe qu’on peut suggérer à propos de cette notion de résolution : elle est basée sur la différence entre résolution et détection.
La résolution - le pouvoir de séparation - peut s’exprimer de différentes manières, par exemple en optique par le critère de Railegh, mais la manière la plus générale est de dire que la résolution obtenue avec un signal est proportionnelle à l’inverse de sa bande passante (fréquentielles ou spatiale - ainsi c’est l’ouverture numérique de l’œil / longueurs d’ondes visibles) qui détermine sa résolution. Evidemment en présence de bruit cela se dégrade mais si on raisonne en termes de bande utile (celle ou le signal est un peu plus grand que le bruit) on peut rester basique.
La détection c’est différent : il s’agit de détecter la présence de quelque chose qui émerge du bruit. 
En théorie du radar, on utilise la formule de Woodward, un théoricien des années 50 : L’écart significatif entre deux mesures est égal à 1/( 2Pi x B x RSB), avec B la bande passante et RsB le rapport signal/bruit. On voit au dénominateur RsB, sur lequel on peut agir expérimentalement dans de grandes proportions.

C’est cette formule de détection, typique des situations de modes différentiel, qui nous permet de différencier par exemple en optique, un fil électrique entre deux pylônes au loin sur un fond bleu, alors que la résolution intrinsèque de notre œil (son pouvoir de résolution angulaire) est loin de nous permettre de discriminer les deux bords de ce fil - ou de dire de combien de torons il est constitué. Le même fil ne nous est plus visible sur un fond sombre, par exemple devant un feuillage : le rapport signal/bruit de la mesure s’est effondré par rapport à la situation précédente.

En audio, on sait tous que pour percevoir des différences subtiles, il faut être au calme et écouter suffisamment fort pour se rendre compte qu’on entend maintenant un frottement d’archet auparavant imperceptible, par exemple. Là aussi, il faut avoir une idée de ce qu’on cherche.
On pourrait dire que notre mémoire auditive nous aide à passer en mode différentiel dans notre perception - je suis persuadé que c’est aussi cela qui nous permet d’être finement détectif. Cela peut-il être rapproché de la finesse de certaines mesures en mode différentiel (ponts de Wheatstone etc…) en électronique ?
Il y aurait beaucoup à dire sur le sujet mais merci d’avoir suscité d’apporter cet éclairage…
Cordialement,
Christian