Le Son Distordant

Distorsion Harmonique

   
ComGris
Epikouros_EpicureDe retour dans le jardin qu’à sa mort Épicure nous léguât à la condition simple d’y perpétuer sa mémoire et d’y échanger des connaissances avec comme règle, s’il en est une, le faire avec plaisir.
La diffusion du savoir, en ces temps troubles, me semble essentielle, honorons les Lumières. 
Le hommes devraient prendre conscience de l’immensité de l’univers et, devant cette démesure cosmique, réaliser la fragilité de l’existence. Les lignes qui vont suivre sont insignifiantes par rapport aux forces du cosmos qui existaient, existent et existeront  bien après notre disparition.
Quant au sujet, le débat est ouvert. En bas de page on peut laisser un commentaire, une suggestion ou rien !
 Un article raisonnablement scientifique sur la distorsion harmonique. 
La distorsion: qu’en disent-ils sur le web?
Distorsion Harmonique

DeForest  – Audion DL14 Low Mu Amplifier (1927)


Un clin d’œil à «l’empreinte digitale» de Frédéric Tanvier,  introduction dans l’émissions de télévision 28 Minutes de la chaîne ARTE !

Le taux de distorsion harmonique  « THD » du terme anglais Total Harmonic Distortion.
Le taux de distorsion harmonique est une mesure de la linéarité du traitement du signal effectuée en comparant le signal en sortie d’un appareil à un signal d’entrée parfaitement sinusoïdal. La non-linéarité du système déforme cette sinusoïde. Le signal de sortie reste un phénomène périodique. Un signal phénomène périodique peut s’analyser en une somme de sinusoïdes de fréquences multiples de celle donnant la période, appelée fréquence fondamentale. Chacune de ces sinusoïdes est un harmonique de rang égal au quotient de sa fréquence par la fréquence fondamentale.
Le taux de distorsion harmonique est le rapport des valeurs efficaces entre la fréquence fondamentale et les autres.Le taux de distorsion harmonique d’un système varie avec le niveau et avec la fréquence du signal d’essai. Ces paramètres de la mesure doivent être spécifiés dans les procédures et les compte-rendus.
 
(Là, il faut s’accrocher un peu !)
Cette grandeur mesure l’introduction d’un bruit produit par un dispositif sur un signal sonore qui transite à intérieur. Ceci arrive principalement parce que le dispositif, qui ne reproduit pas exactement le cheminement du signal d’entrée, modifie à certains points la pente du signal en altérant son contenu en fréquence. Ce qui procure de nouvelles fréquences qui n’existaient pas dans le signal original, et qui sont donc considérées comme bruit.
Le THD est une grandeur dont on doit tenir le plus grand compte dans l’évaluation de la qualité d’un dispositif.
 
Étant donné un dispositif transmettant un signal mécanique, électrique ou optique(par exemple, un amplificateur), on appelle distorsion toute déformation du signal de sortie par rapport au signal d’entrée. D’après le théorème de l’intégrale de Fourier, les deux signaux peuvent toujours être décomposés en oscillations harmoniques dont les amplitudes et les phases sont en général des fonctions de la pulsation. 
 

Et là, on arrête le tir car seul Wikipédia s’en sort plutôt bien.

Qu’en est-il vu d’ici du distordant phénomène ?

En audio il existe plusieurs types de distorsions[1]. Toutefois dans cet article, nous allons voir ce qu’est la distorsion harmonique.

En tant que spécification, elle est présente dans les notices quand elle représente un argument de vente et disparaît, comme par enchantement, dans le cas contraire; par exemple dans les notices des enceintes acoustiques où son communiqué ferait fuir ventre à terre les clients peu habitués à interpréter des chiffes parfois sournoisement assénés: j’en ai déjà parlé dans le précédent article!

Parfait Sinus - distorsion Harmonique

Parfait Sinus


La distorsion harmonique est l’apparition dans un signal, au départ très pur (une sinusoïde[2] parfaite),  d’autres sinusoïdes. Des signaux indésirables additionnés, multiples en fréquence de la fondamentale et cela après avoir été traitée dans un appareil électronique pour une opération que l’on définira «fonction de transfert»[3].

La fonction de transfert d’un amplificateur parfait peut s’écrire G=Vs/Ve où Ve est la tension d’entrée et Vs la tension de sortie.
Par exemple si Ve = 1V et Vs = 10V ont écrire G=10V/1V = 10 le gain de l’amplificateur[4] que l’on peut transformer en décibels : 20log(10V/1V) = 20dB.
Les courbes du transistor FET 2N3819: pas très parallèles !

Les courbes du transistor FET 2N3819: pas très parallèles !


Hélas ce n’est pas aussi simple que cela. Les composants électroniques ne sont pas très linéaires. Même pour un gain unitaire (ft=0dB) un signal subit des transformations et notre sinusoïde parfaite va perde de sa superbe dans le transfert de l’entrée vers la sortie. Il est essentiel de comprendre qu’un préamplificateur ou un amplificateur effectue des «agrandissements» du signal un peu comme une photocopieuse à qui on fait redimensionner un document. Si l’appareil est médiocre le résultat sera à l’identique.
 
Chaque étage de la chaîne d’amplification contribue à détériorer le signal en augmentant le niveau des harmoniques en n’en ajoutant de nouvelles toujours multiples à la première: la fondamentale.

Le schéma ci-dessous illustre une fonction de transfert de gain unitaire matérialisée par un «miroir». A droite il est supposé parfait et le signal ne subit aucune déformation alors qu’à gauche le miroir est déformant. Le signal à gauche présente un taux de distorsion harmonique ( THD – Total Harmonic Distortion[5] ) bien plus important.


fonction de transfert - Distorsion harmonique

Fonctions de Transfert (analogie du miroir). A droite, transfert  parfait théorique et à gauche transfert plus réaliste bien qu’exagéré pour la compréhension!

©Frank Lovisolo 2016


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2 Commentaires

  1. Bel article bien utile pour gratter le côté cuisine sonore. Merci !

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