Distorsions harmoniques : Lecture et Interprétations
Interprétation des courbes
Il y a quelques points à regarder pour interpréter ces courbes.
Niveau des distorsions
On regarde le niveau général des courbes. Il est toujours intéressants de comparer des haut-parleurs entre eux car en valeur absolue les valeurs lues ne sont pas forcément parlantes pour tout le monde. Avec l’habitude et à force de voir ce genre de courbes cela devient plus évident.
Distribution et Ruptures
La distribution représente les niveaux relatifs entre les différentes courbes d’harmoniques. Classiquement on s’attendrait à H2>H3>H4 mais ce n’est pas toujours le cas, ni forcément le plus important.
Ce qui est intéressant est par contre de remarquer les « ruptures » dans la distribution qui peut être le signe qu’à partir d’une certaine fréquence les performances du haut-parleurs se dégradent. Cela donne parfois des indications sur les fréquences de coupure optimales à choisir par exemple.
On peut aussi remarquer des problèmes isolés à certaines fréquences.
Cas des membranes rigides à fractionnement brutal
Les membranes rigides présentent souvent un fractionnement brutal, centré sur une ou plusieurs fréquences résultant en un pic visible en fin de bande passante sur la courbe de réponse en fréquence du haut-parleur qu’elles équipent. Ce phénomène est flagrant sur les haut-parleurs à membrane métal.
On parle également de pic de résonance (par résonance de la membrane). Ne pas confondre avec la fréquence de résonance d’un haut-parleur dans les basses fréquences, visible sur la courbe d’impédance.
Si cette résonance se produit à une fréquence F il faut en effet garder à l’esprit que si on excite le haut-parleur à une fréquence F divisée par 3, cette fréquence produira une harmonique 3 égale à F.
Ce n’est pas clair ?
Prenons l’exemple d’un haut-parleur mesuré sur le site Zaphaudio : Le seas L16RN-SL
C’est un haut-parleur à membrane aluminium qui représente bien le phénomène dont on parle.
On note sur sa courbe de réponse en fréquence une bonne linéarité en fréquence et un gros pic présent en fin de bande avec un maximum à environ 5000Hz.
Nous pouvons remarquer la présence de pics de forme et d’amplitude comparables mais à différentes fréquences sur chaque rang d’harmonique. En réalité tous ces pics représentent la même résonance à la même fréquence, celle du pic à 5000Hz.
En effet un signal fondamental à 1667 Hz produira une harmonique de rang 3 à 5000Hz et cette harmonique va exciter la résonance de la membrane alu. On peut donc lire sur la courbe un pic de H3 sous la fondamentale 1667Hz.
Même raisonnement à 1000Hz, l’harmonique de rang 5 est à 5000Hz, va exciter la résonance et produire un pic sous la fondamentale 1000Hz.
Remarque : je n’ai pas d’explication à ce phénomène mais on retrouve souvent les pics de H2 sous la fondamentale correspond à la résonance. Ici à 5000Hz au lieu de 2500Hz attendu.
Bref cela signifie que si l’on coupait ce même haut-parleur à 3000Hz avec une pente très raide et annulant complètement ou presque le pic de résonance présent on ne s’affranchirait pas totalement de la coloration induite par celui-ci. En effet l’harmonique 3 (considérée comme la plus gênante) imposerait de couper le haut-parleur sous 1600Hz.
Cas d’un tweeter
Il est fréquent de se poser la question de la coupure la plus basse possible pour un tweeter et les courbes de distorsions harmoniques peuvent nous informer la zone de fréquence à partir de laquelle le comportement du tweeter se dégrade.
Le Seas 22TAF/G est un très bon cas d’école. Voici les courbes mesurées par mes soins.
On remarque que ses distos remontent rapidement en dessous de 2,2kHz ce qui indique qu’il ne faudra pas espérer couper ces tweeters beaucoup plus bas.
Prenons un deuxième exemple : les courbes du Vifa XT25TG30-04.
Les performances commencent à se dégrader sous 3kHz et il sera possible de l’utiliser sous certaines conditions jusqu’à 2kHz.
Ces deux tweeters voient leurs courbes de distorsions fortement augmenter alors que les courbes de réponse en fréquence commencent à diminuer, le maximum est d’ailleurs atteint autour de la fréquence de résonance des deux haut-parleurs, soit environ 1000hz pour le 22TAF et 500Hz pour le XT25.
Cette fois toutes les courbes de distorsions harmoniques suivent un profil proche aux mêmes fréquences. Nous ne sommes pas en présence d’une harmonique qui vient exciter une résonance de membrane mais face à une zone de fréquence où les performances globales du tweeter sont très mauvaises.
Remarque : Sur la courbe du 22TAF les deux phénomènes sont visibles car une petite résonance visible à 15kHz se retrouve sur la courbe de H2 à 7,5kHz et d’H3 à 5kHz.
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!
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.
Oui, j’avais bien compris que tu restais prudent.
Dommage pour le THD audible, je vais poursuivre mes recherches…
A+!
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.
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…
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.
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 😉
Bonjour, de la distorsion reste de la distorsion on ne peut qu’être de votre avis.