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Distorsions harmoniques : Lecture et Interprétations

Qu’est-ce qu’une harmonique ?

Avant de définir une harmonique il faut d’abord parler de la fondamentale.

La fondamentale est la fréquence d’excitation du haut-parleur envoyée par la source via l’amplificateur. C’est cette fondamentale que le haut-parleur parfait devrait retranscrire exactement.

Néanmoins comme nous ne sommes pas dans un monde parfait et le haut-parleur va déformer la note. Le signal sera donc légèrement différent du signal source. Il est possible de décomposer le signal modifié en une note fondamentale associée à ses harmoniques, qui sont des fréquences multiples de la fondamentale.

Prenons un exemple :

Appliquons un signal au haut-parleur à une fréquence de 500Hz.

Celui-ci va reproduire le 500 Hz (la fondamentale) mais aussi un peu de 1000Hz (Harmonique 2), 1500Hz (Harmonique 3), 2000Hz (Harmonique 4), 2500Hz (Harmonique 5), etc.

Voici une image illustrant mon propos et empruntée au site DiracDelta

 

Impact sonore des harmoniques

Il est très difficile de répondre à la question.

Néanmoins pour comprendre l’impact sonore des harmoniques on peut imaginer deux instruments de musique différents qui vont jouer la même note. C’est peut être la même note mais la sonorité est parfois très différente d’un instrument à l’autre.

En réalité chaque instrument va produire des harmoniques avec une distribution et une amplitude très différente de l’un à l’autre. La note sera donc « colorée différemment d’un instrument à l’autre, ce qui explique la différence de sonorité. C’est ce qu’on pourrait appeler le « timbre ».

Même si ces harmoniques sont propres à un instrument et en font parfois toutes ses qualités ce n’est pas ce qu’on demande à une enceinte haute-fidélité et donc aux haut-parleurs qui l’équipent.

Nous chercherons donc les haut-parleurs avec des distorsions harmoniques les plus faibles possibles afin qu’elles ne dénaturent pas l’enregistrement à reproduire.

 

Les harmoniques paires

Les harmoniques paires (H2, H4, H6…) sont considérées comme les moins gênantes.

En effet l’harmonique 2 n’est ni plus ni moins que la même note mais une octave plus haute.

Les harmoniques paires apportent donc, dans une certaine mesure, de la « richesse » au son. Certains haut-parleurs très appréciés se voient souvent affublés de taux d’harmoniques paire et notamment de H2 prédominant sur les harmoniques impaires. Attention à ne pas tomber dans l’excès car celà reste de la distorsion.

Les harmoniques impaires

Contrairement aux harmoniques paires, les harmoniques impaires sont des notes différentes de la fondamentale. La coloration induite est donc différente.

Lors d’interprétation de courbes de distortions harmoniques vous remarquerez qu’on s’attarde plus facilement sur H3 que sur d’autres. Les harmoniques impaires sont en effet celles qui sont évitées en priorité mais il faut rester prudent.

La THD

Sur son site Passlabs Nelson Pass aborde le sujet des distorsions harmoniques d’un point de vue de concepteur d’ampli et son avis n’est pas aussi tranché. Je vous invite à lire son article.

Pour la faire très courte : la distorsion reste de la distorsion, qu’elle soit paire ou impaire il vaut mieux l’éviter.

C’est pourquoi je pense que la THD est un critère intéressant également.

La THD ou Total Harmonic Distortion porte bien son nom car c’est en quelque sorte la somme de toutes les harmoniques dont la valeur est exprimée en pourcentage.

Elle renseigne du taux global de distorsion mais pas de la distribution des rang d’harmoniques les un par rapport aux autres.

Cédric B. (Kro)

J’ai mis le doigt dans l’engrenage lorsque j’étais étudiant en achetant mon premier matériel hifi-homecinema. Mon budget restreint, mes diverses rencontres dans la région lyonnaise, et surtout ma cursiosité m’ont rapidement poussé à chercher « comment ça marche » et à mettre les mains dans la soudure. Mon métier est vétérinaire et ma formation a peu de chose à voir avec l’audio. J’ai longtemps été animateur puis modérateur sur le forum du site www.homecinema-fr.com et c’est en grande partie grâce à internet que j’ai pu progresser et apprendre dans le domaine de l’audio. Si j’ai souhaité créer justdiyit c’est pour transmettre à mon tour, et à mon niveau, tout ce que la communauté DIY a pu m’apprendre et continue à le faire chaque jour. Alors quand Guillaume m’a proposé de s’occuper du support je n’ai pas hésité !

8 réflexions sur “Distorsions harmoniques : Lecture et Interprétations

  • fiscal

    Bonjour

    Page très intéressante qui illustre bien l’apport des mesures dans les choix. La démonstration sur les membranes rigides (fractionnement brutal) est nouvelle pour moi.
    Je me permets toutefois une remarque sur les harmoniques paires et impaires. Je pense que cette notion est subjective, et je ne pense pas qu’une soit pire que l’autre, c’est une question d’oreille. Je suis d’accord en celà avec NP. D’ailleurs, qu’est il meilleur, une symphonie en mode majeur ou en mode mineur? La réponse est évidente ici, et pourtant nous sommes dans le même registre que l’interpretation des harmoniques.

    J’ai également une interrogation: qu’elle est la limite audible d’un THD? je n’arrive pas à obtenir de réponses concordantes et satisfaisantes.

    Bon courage pour la suite et bravo pour ce site!

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    • Merci fiscal pour tes encouragements.
      Concernant les harmoniques paires ou impaires tu remarqueras la prudence de mes propos à ce sujet et si je cite Nelson Pass c’est aussi pour donner un avis différent de ce qui se dit, il en parle d’ailleurs également et tout le monde s’accorde à dire que de la distortion reste de la distortion. Ca me permettait en fait d’introduire la notion de THD qui donne une vision globale. La question serait plutôt quelles sont les causes de ces distortions et quelles types de distortions amènent ces sources de problèmes.
      Pour le seuil d’audibilité je n’aurai malheureusement pas de meilleure réponse à te faire pour le moment.

      Répondre
  • fiscal

    Oui, j’avais bien compris que tu restais prudent.
    Dommage pour le THD audible, je vais poursuivre mes recherches…

    A+!

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  • On ne peut pas déterminer un seuil de THD à partir duquel ce cela audible, car comme dit précédemment elle sera ressentie différemment suivant quelle est la distribution. Rajoutons aussi les conditions d’écoute. Une THD de 15% (!) peut passer inaperçue à côté d’une autre de 1%…
    Une faible THD reste un bon indice sur la fidélité, mais une forte THD n’indique pas comme cela sonne.

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  • Le problème n’est pas vraiment celui de la distorsion car après tout la plupart des instruments de musique émettent des harmoniques. Le problème c’est l’intermodulation et elle existe quand il y a des la H2. Si on a deux signaux disons 1000 et 1300 hz, on va créer des signaux à 300 et 2300hz, 700hz, 3300hz, 1600hz, 3600hz etc. Ces signaux ont un inconvénient : ils n’existent pas du tout dans le message original ! Et cela n’a lieu que s’il y a des harmoniques paires. Donc pour moi je crois qu’il faut avec des tubes en particulier, privilégier le push pull. Du moins si l’on est attaché à la haute fidélité…

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    • Les instruments de musique émettent effectivement des harmoniques, mais ces harmoniques émisent par l’instrument se trouvent sur l’oeuvre à retranscrire et le système audio de restitution n’est pas censé venir en ajouter de son côté si l’on veut un minimum de fidélité. Ce sont deux choses différentes.
      Maintenant effectivement il n’y a pas que la distorsion harmonique est intéressante, et la distorsion d’intermodulation est un sujet tout aussi passionnant quoique plus complexe à aborder en première intention.

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  • cruette

    Bonjour, voici mon avis (personnel donc): les harmoniques paires ne sont pas trop gênantes tant qu’elles ne sont pas en excès, elles ajoutent de la richesse comme tout le monde semble se l’accorder.

    Ca peut être sympa au 1er abord lorsqu’on retranscrit des instruments avec ce type d’harmoniques, à cordes frottées surtout je trouve. Parfois l’enregistrement peut paraître un peu simplounet si on le retranscrit en vraie HiFi.

    Par contre, dès que la bande sonore se charge un peu, là ça devient très « brouillon ». L’effet « sympa » n’est plus du tout là, c’est plutôt l’effet « baisse le son » ou « sors, sors ».

    Si vous êtes de mon avis, ou non, n’hésitez pas à répondre, c’est important pour moi d’avoir toutes sortes de retours 😉

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