Hi-Fi

Hi-Fi ou Hifi est l'abréviation du terme anglophone « High Fidelity », qui signifie en français « Haute-Fidélité », utilisé dans l'électronique grand public ou l'électroacoustique. Ce terme est censé indiquer que le matériel paré de cette qualification offre une qualité supérieure aux équipements courants. Le but étant d'obtenir une reproduction sonore aussi proche que possible de l'original. Contrairement à une opinion largement répandue, les appareils « Hi-Fi » ne doivent pas répondre impérativement à des « normes Hi-Fi » : si des tentatives pour imposer des normes ont existé dans le passé, aucune vérification des performances n'est réalisée par un organisme officiel. L'idée même de « norme Hi-fi » est peu satisfaisante : le but des normes est généralement d'assurer la sécurité et l'interopérabilité des équipements, d'indiquer des méthodes de mesure, pas d'exiger un niveau de performance, ici difficile à définir et devant être réactualisé sans cesse. Le terme « Hifi » peut donc être utilisé pratiquement sans contrainte par les fabricants, distributeurs, revendeurs. Les normes pouvant être invoquées sont soit obsolètes soit ne pouvant s'imposer en France car émanant d'organismes étrangers.

L'idée majeure de la haute-fidélité, contenue dans son nom même, est de reproduire un enregistrement de façon à obtenir une diffusion sonore aussi parfaitement conforme que possible à l'original. L'original étant la prestation d'artistes (musiciens, chanteurs, etc.) et l'enregistrement ou la retransmission qui en sont faits. Dans la pratique, la haute-fidélité se définit avant tout comme des équipements domestiques grand public destinés à la reproduction d'enregistrements disponibles dans le commerce. Elle diffère donc aussi bien de la création musicale que de la sonorisation et autres « renforcements sonores ». On peut d'ailleurs remarquer que le terme « haute-fidélité » est absent des ouvrages scientifiques et techniques portant sur le domaine dont elle relève^[1]. En effet, la haute-fidélité peut aussi se définir comme une activité commerciale et un loisir, avec de nombreuses dérives^[2], auxquels les scientifiques et les professionnels du son ne souhaitent surtout pas être associés.

Principes de base

La définition la plus courante, bien qu'elle soit trop connotée « électronique » est « un fil droit avec du gain ». Ce qu'on pourrait traduire en termes plus courants par « reproduction à l'identique avec la puissance nécessaire ». Suivant cette définition, la haute-fidélité s'interdirait toute modification du signal original. Il s'agit toutefois d'une sorte de déclaration de principe, loin d'être toujours suivie.

La stéréophonie : même si rien n'interdit une haute-fidélité monophonique, la haute-fidélité a été indissolublement associée à la stéréophonie, couramment nommée « stéréo ». En effet son développement technique et commercial a été contemporain de l'apparition puis de la diffusion du disque « vinyle » stéréo au cours des années 1960. La stéréo a aussi l'intérêt de permettre une restitution réaliste de l'espace sonore (placement des instruments et des artistes sur une scène par exemple) qui permet donc de se rapprocher de la prestation originale^[3].
La bande passante : l'exigence sans doute la plus difficile à remplir pour reproduire fidèlement un message musical est la restitution sans atténuation ni accentuation de toutes les fréquences du spectre audible. Les équipements audio traditionnels se contentent d'en restituer l'essentiel soit, très souvent, la simple bande téléphone (300 Hz - 3 400 Hz). Le grave et les sons les plus aigus sont sacrifiés. La haute-fidélité entend naturellement les reproduire ou du moins en reproduire l'essentiel^[4].
La dynamique : une musique peut contenir des passages très forts et d'autres très faibles. La différence entre les deux est appelé dynamique. Pour la reproduire, il faut naturellement que le système haute-fidélité reproduise les passages les plus faibles au-dessus du bruit de fond. Il devra alors être capable de reproduire les passages les plus forts à un niveau conforme à la dynamique de l'enregistrement. De ce fait, une chaîne haute-fidélité doit impérativement (pour utiliser un terme courant) être puissante (par rapport aux équipements courants) et (plus exactement) avoir des capacités dynamiques élevées^[5].
La distorsion : toute modification autre que le gain entre le signal d'entrée et le signal de sortie est évidemment à proscrire. Il existe de multiples formes de distorsion, la plus connue étant la distorsion harmonique. Les exigences pour la haute-fidélité varient mais se situent à des valeurs inférieures à 1 % pour le taux de distorsion harmonique (THD). En dessous de cette valeur, l'audibilité de la distorsion est très discutable^[6]. Pour une très bonne qualité d'écoute, il faudrait envisager un THD inférieur à 0,1 %.

Les normes et leurs caractéristiques

Il existe différentes normes (NF, DIN, ISO, CEI, JIS, etc.) censées assurer que l'on peut bien appliquer l'étiquette « Haute-Fidélité » à un équipement. Certaines sont anciennes et obsolètes, les autres se rejoignent dans les grandes lignes, mais diffèrent dans les détails. Par exemple, certaines de ces normes ne se contentent pas de garantir une large gamme de fréquence, mais incorporent des règles relatives au rapport signal sur bruit, à la compression sonore, etc. Toutes les normes utilisées actuellement incluent la stéréophonie dans leurs caractéristiques de base.
La norme allemande DIN 45500, qui est la plus connue en France et sert souvent de référence, date des années 1960. Complètement obsolète, elle a été remplacée, en Allemagne, par la norme DIN EN 61305 qui dispose d'une déclinaison française NF EN 61305.

Les normes à caractère national ont souvent été utilisées pour protéger un marché intérieur en rendant plus difficile l'importation et la diffusion de matériels venus d'autres pays. Même si cette époque semble largement révolue, il faut s'en souvenir et ne pas attacher trop d'importance à certaines normes qui correspondent plus à une époque et des circonstances qu'à des logiques scientifiques et techniques.

La « chaîne » haute-fidélité

Chaîne haute-fidélité grand public des années 1980.

Les sources haute-fidélité

Article détaillé : Source audio.

Le problème premier de la haute-fidélité a toujours été celui de la source d'enregistrements et, plus largement, de musique de qualité. Naturellement, il ne s'agit pas de goûts musicaux mais de qualité technique.

Le disque microsillon : introduit à partir des années 1950 et devenu stéréophonique à partir de 1958, il a longtemps été le seul support possible pour la Hi-Fi. Il est resté le support principal jusqu'à l'arrivée sur le marché du disque compact (CD) en 1983. La recherche d'une lecture optimale de ses disques a été un souci constant de la part de l'amateur.
Le tuner FM est un récepteur radio sans amplification ni haut-parleur, à raccorder sur un amplificateur Hi-Fi. Dès les années 1950, la Radiodiffusion-télévision française (RTF) commençait des émissions en modulation de fréquence (FM) monophoniques puis stéréophoniques. Pendant longtemps, la radio FM fût la seule source Hi-Fi permettant d'accéder à de la musique dont on ne possédait pas l'enregistrement. Le tuner FM a donc fait partie des éléments importants d'une chaîne Hi-Fi. Son importance s'est d'ailleurs accrue à partir de 1981 avec la fin du monopole étatique sur la radiodiffusion et le phénomène des « radios libres ».
Les magnétophones et la cassette : les magnétophones à bande, utilisés pour les enregistrements professionnels, ont connu des déclinaisons grand public et des modèles Hi-Fi. Toutefois, leur coût et leur encombrement en ont fortement limité la diffusion. Une solution de remplacement a été trouvée avec la cassette qui n'était en rien prévue pour la Hi-Fi mais qui a été adaptée pour cet usage par une amélioration de sa qualité et de celle des appareils. La « platine cassette » est ainsi vite devenue un élément essentiel de la « chaîne », même si nombre d'amateurs lui ont toujours dénié le qualificatif de « haute-fidélité ». C'était, en effet, le seul outil pratique pour enregistrer (par exemple la radio FM) et pour dupliquer un disque.
le disque compact (CD) est arrivé sur le marché à partir de 1983 ; il est rapidement devenu, en dépit des réticences de nombre d'amateurs peu enclins à faire le saut vers le numérique, la source de référence de la Hi-Fi^[9]. Offrant à la fois une utilisation beaucoup plus pratique et sûre que le « vinyle » et des performances techniques bien meilleures, il s'est d'autant plus imposé que le coût des lecteurs CD n'a cessé de diminuer au fil des années.

Limites techniques et solutions

Spectres sonores réels

Le spectre sonore est souvent divisé, par convention, en trois sections. Le grave, le médium et l'aigu, avec respectivement des gammes de fréquences approximatives variant de 20 Hz à 150 Hz, de 150 Hz à 2 kHz et de 2 kHz à 20 kHz. Des divisons plus fines sont souvent utilisées par les spécialistes, telles que extrême-grave, bas-médium, haut-médium, extrême-aigu. Dans tous les cas il s'agit de conventions, une approche plus technique se référant à l'échelle des fréquences. On retrouve logiquement la gamme de fréquences 20 Hz - 20 kHz que l'oreille humaine perçoit. Le spectre sonore est représenté suivant une échelle logarithmique sur un diagramme de Bode afin d'offrir une correspondance avec les sensations de l'audition humaine.

Problèmes

Les matériaux utilisés pour l'enregistrement à partir de microphones et pour la restitution sonore à l'aide de haut-parleurs ne permettent pas facilement de travailler sur un signal de qualité Hi-Fi.

la restitution du numérique pose principalement trois problèmes :

la définition du standard de conversion qui ne peut plus être améliorée ensuite ;
la constitution du signal à l'enregistrement qui est une conversion analogique → numérique ;
la restitution du signal à l'écoute qui est une conversion inverse numérique → analogique.

Le transport quant à lui est en général très largement maîtrisé, tant que l'on reste sur la partie numérique.

La restitution du signal analogique pose principalement quatre problèmes :

le transport qui est pollué par tout l'environnement électromagnétique ;
les systèmes de lectures qui sont influencés par leur environnement ;
le couplage entre amplificateur et enceintes, qui réagissent entre eux ;
le couplage des enceintes avec leur environnement.

En conclusion, l'introduction du numérique permet d'optimiser le transport du signal analogique initial, il suffit de repousser la conversion au plus près de l'appareil de restitution final (l'amplificateur et les enceintes), et la conversion inverse au plus près des instruments. Mais s'il élimine une bonne partie des défauts liés à l'environnement, il crée ses propres défauts que l'on retrouve aux deux extrémités dans les conversions analogique-numérique et inversement.

Techniques de restitution

À partir d'une source (numérique ou analogique), un signal électrique est créé, il est ensuite amplifié et envoyé vers des haut-parleurs qui transforment le signal électrique en ondes sonores qui voyageront jusqu'à l'oreille de l'auditeur. Chacune de ces étapes doit être réalisée avec soin, chaque élément étant source de dégradation possible. C'est ainsi qu'est née la notion de chaîne Hi-Fi ou chaque élément fait partie d'une chaîne.

Le processus de restitution du son était relativement stable jusqu'à l'arrivée de l'informatique, qui offre des possibilités très diverses dans la restitution du son. (Voir Son numérique.)

Historiquement, la restitution du son se faisait avec la voix ou avec des instruments dédiés qui produisaient leur propre son (bâton de pluie). En 1877, Edison a déposé le brevet d'un outil permettant de graver le son : le phonographe (littéralement). L'appareil consiste en quatre éléments : un système d'amplification, un système de captation du son, un outil d'écriture et un support d'enregistrement. Dans les faits, on a un cornet, un diaphragme, une aiguille et un cylindre sur lequel on grave le son. Ce système est réversible.
Ces éléments sont toujours valables de nos jours, mais, de la même manière que l'on a des cordes vocales et une oreille, la technologie a préféré optimiser ces éléments pour chaque activité : enregistrement sonore et reproduction.
L'arrivée de l'électricité a été une formidable aide dans l'enregistrement et la reproduction sonore. En effet, l'élément critique de la chaîne est le couple diaphragme/aiguille qui est très peu efficace car de très faibles énergies sont en jeu, ce qui rend la gravure difficile et peu fidèle à l'original. La restitution est également d'un niveau très faible. L'électricité a permis de capter les vibrations du diaphragme (via un couple aimant/bobine), de les amplifier et ainsi de bouger l'aiguille de manière plus précise et plus fidèle (via un couple aimant bobine aussi). Le support est finalement devenu un disque (pour des raisons de capacité de stockage). La restitution du son possède le même étage d'amplification électrique mais à l'envers : le signal électrique produit par la bobine est amplifié puis transmis à un haut-parleur. Finalement, le diaphragme a évolué en une très fine et petite membrane pour le microphone, et en une membrane plus large pour ce que l'on appelle « haut-parleur ». Finalement, nous nous retrouvons face au triplet microphone - platine tourne-disques - haut-parleur.

Il reste deux évolutions : la préamplification et la numérisation.

La préamplification consiste à amplifier directement à la source le signal électrique produit par le microphone ou l'aiguille de la platine tourne-disques afin de limiter les parasites (soufflement et autres). En effet, le signal est tellement faible (mesuré en microvolts) qu'il est très facilement parasitable. Le signal est donc amplifié jusqu'à un ordre de grandeur proche du volt, beaucoup plus robuste et ainsi beaucoup plus facilement manipulable.
Enfin, la numérisation permet une conservation parfaite du signal du moment qu'il a été numérisé : même avec tous les progrès réalisés, l'enregistrement et la lecture par une aiguille sont toujours restés les points critiques, détériorant plus ou moins le son. La numérisation consiste à mesurer très souvent (44 100 fois par seconde pour un disque compact) l'intensité du signal électrique provenant du microphone, et de lui attribuer une valeur entière (entre -32 768 et 32 767 pour un enregistrement 16 bits, comme sur un CD). Ces nombres sont enregistrés sur un support numérique (bande, puis disque laser, puis clé USB). En stéréo, cela fait 2×44 100×16 bits/s, soit 635 mégaoctets à l'heure. C'est ce qui explique que sur un CD, on ne puisse coder qu'environ 74 min de musique.

Aujourd'hui, différents effets et filtres sont venus s'intercaler entre les différents éléments de cette chaîne sonore afin d'optimiser le son. De plus des formats de compression numériques sont arrivés pour faire prendre moins de place à la musique, souvent avec une perte du signal minimisée (MP3, WMA, etc.).

Références

↑ Mario Rossi, Électro-acoustique, Dunod,‎ 1986 (ISBN 2-04-016532-0)
↑ HiFi Book 1981 : Tout ce qu'il faut savoir de la HiFi, Pietri,‎ 1980 (ISBN 2-903538-01-8), p. 15
↑ Condamines R., Stéréophonie, Masson, Paris, 1978, ISBN 2-225-49577-7
↑ HiFi Book 1981 : Tout ce qu'il faut savoir de la HiFi, Pietri,‎ 1980 (ISBN 2-903538-01-8), p. 37
↑ HiFi Book 1981 : Tout ce qu'il faut savoir de la HiFi, Pietri,‎ 1980 (ISBN 2-903538-01-8), p. 40
↑ Le Livre des Techniques du Son, t. 2, Dunod, Paris, ISBN 2-903055-21-1
↑ Définition de « chaîne », sur larousse.fr
↑ HiFi Book 1981 : Tout ce qu'il faut savoir de la HiFi, Pietri,‎ 1980 (ISBN 2-903538-01-8), p. 28
↑ Bourreau Marc et Labarthe-Piol Benjamin, « Le peer to peer et la crise de l'industrie du disque », sur www.cairn.info, Réseaux 3/2004, n^o 125, p. 17-54. DOI:10.3917/res.125.0017

Voir aussi

Liens externes

Répertoire des marques de Hi-Fi françaises
Hyperbol, Capacités dynamiques d'un système audio
Toute la théorie acoustique, sur audiophile-scientifique.com
Le jargon technique, magazine www.pure-hifi.info

Portail de la musique
Portail de la physique

This article is issued from Wikipédia - version of the Monday, August 24, 2015. The text is available under the Creative Commons Attribution/Share Alike but additional terms may apply for the media files.