Comprendre la notion de distorsion harmonique.
La distorsion harmonique est une déformation "non linéaire" du signal sonore. Cette déformation modifie le "son" : modification du spectre / ajout de fréquences parasites aigues, modification du timbre.
Pour bien comprendre la notion de "non linéaire" un contre-exemple est utile : quand on change le volume d'un signal il s'agit également d'une déformation du signal : on modifie son amplitude. Mais le changement de volume est une déformation "linéaire" : on ne change pas la forme du signal car on ne modifie le signal que selon un seul axe, et on modifie linéairement l'intégralité de l'onde sonore.
On calcule la déformation des signaux en utilisant une méthode mathématique appelée Transformée de Fourier. Pour faire simple : on calcule quelles sont les fréquences et les amplitudes d'une série infinie de signaux sinusoïdaux, qui additionnés : reproduisent exactement la forme complexe du signal qu'on veut analyser.
En résumé : à la place d'un signal musical dont la forme est infiniment complexe, on substitue une infinité de signaux dont la forme est la plus simple qui soit : des sinusoïdes de fréquences différentes. Chacune de ces sinusoides (sauf la première) : sont appelées "harmoniques".
Revenons maintenant à la distorsion : la distorsion modifie la forme du signal. Par exemple, un transistor qui "sature" va décapiter l'onde : tronçonner toutes les pointes d'amplitude : le signal est modifié. Si on calcule les harmoniques du signal d'origine "non abimé" et qu'on réalise le même calcul sur le signal distordu : on constate que la distorsion a modifié le nombre et/ou l'amplitude de certaines harmoniques, et qu'elle a ajouté une grande quantité d'harmonique de fréquences élevées.
Calculer le THD / Taux de Distorsion Harmonique : c'est calculer la quantité d'harmoniques qui ont été ajoutées par la déformation du signal d'origine. Le taux de distorsion harmonique se mesure normalement harmonique par harmonique en comparant le signal en sortie d'un ampli au signal d'entrée parfaitement sinusoïdal. En effet ce signal d'entrée sinusoidal est un cas particulier de signal comportant une seule harmonique : lui même (l'harmonique fondamentale). Il est donc très simple de comparer l'entrée et la sortie afin de mesurer en quelque sorte : combien d'harmoniques ont été ajoutées par l'ampli.
Le THD influence la qualité de restitution d'un signal : écoute fatigante, mal de tête à la fin de l'écoute, son dénaturé et désagréable.
Dans le grave, on peut admettre 1% THD, ce n'est pas perceptible. Dans la zone de prédilection de la voix, à environ 1khz : 1% THD est perceptible.
En dessous de 1% THD la distorsion sera perçue comme de la fatigue auditive. On considère généralement que 0.1% THD est la limite en dessous de laquelle la distorsion n'est pas perceptible : c'est le standard Hifi.
La perception de la distorsion dépend aussi d'un autre facteur : la parité. Pour simplifier Les harmoniques dites "paires" sont en quelque sorte "synchronisées" avec le signal principal (leur fréquence est un multiple pair de la fréquence d'entrée fondamentale : 2, 4, 6 ...). Les harmoniques impaires ont des fréquences multiples de 3, 5, 7, ... Et il se trouve que notre oreille déteste les harmoniques impaires (du moins : notre oreille déteste les "déformations de signal correspondant à des harmoniques impaires", car rappelons le : les harmoniques n'existent pas, ce sont des équations). Pour illustrer ça, par exemple : les amplificateurs à tubes génèrent beaucoup de distorsion, mais comportant plus d'harmoniques paires que d'harmoniques impaires : c'est la raison pour laquelle on ne perçoit pas la distorsion des tubes comme désagréable (on appelle ça un son "chaud")...
Pourtant de la distorsion : il y en a en sortie de tube ! Les amplis à tube ne peuvent plus à proprement parler être considérés comme "Hifi" car ils produisent trop de distorsion, même si on ne l'entend pas forcément. Un ampli à transistor est toujours utilisé dans sa zone linéaire, qui est plus étendue, et ou il ne produit "aucune" distorsion (du moins tellement peu que c'est négligeable).
D'une façon générale, un fabricant doit donner la valeur de la distorsion harmonique THD dans le pire des cas : à la puissance MAX de l'ampli, et à la fréquence ou la distorsion est la plus perceptible.
Un ampli se disant Hifi doit donc annoncer sa puissance max à moins de 0.1% THD et à 1000Hz.
Si ces valeurs e sont pas fournies : alors il convient de se procurer la courbe THD versus Puissance : et on peut ainsi déterminer soit même la puissance max réelle selon le standard Hifi : ce sera la puissance obtenue sans dépasser 0.1% THD.
Certains constructeurs annoncent leur puissance max sans préciser que c'est à 10% THD, d'autres annoncent le THD à 1 Watt RMS... soyons vigilants !
Exemples : Denon PMA1055R annonce les deux paramètres: 0.07% THD à 2x120W RMS, et 0.01% THD à 1W RMS : c'est bien un ampli pouvant fonctionner à fond sans produire la moindre distorsion perceptible. SMSL AD18 n'annonce qu'une seule valeur de 0.04% à 1W RMS, et annonce par ailleurs 2x80W RMS sans préciser le THD. Hors le circuit utilisé est à 10% THD à 80W : de facto selon le standard Hifi cet ampli fait environ 2x10W RMS à 0.1% THD.
