Les ingénieurs ont un savoir plus éprouvé. En général, ils ne sont pas directement confrontés aux problèmes de la recherche fondamentale; ils mettent plutôt en Ïuvre des techniques souvent nouvelles mais fondées sur des bases théoriques bien établies. Leur savoir pratique évolue avec le progrès des techniques et l'apparition de nouvelles technologies, et les bases théoriques qui leur permettent de gérer ces changements, sont bien fermes.

C'est ce que je croyais à la fin de mes études d'ingénieur en électronique. Mais j'ai pu constater personnellement que, parfois, ce n'est pas le cas; ceci pour avoir dû remettre en cause un élément des bases théoriques qu'on m'avait apprises ou, plus exactement, ce que j'en avait retenu. Ce fut une expérience d'autant plus pénible qu'elle eut lieu en dehors du contexte professionnel, dans le cadre de ce qui n'était à l'époque qu'un hobby (la haute fidélité), au milieu de passionnés extrémistes qui non seulement avaient souvent un niveau technique plutôt réduit, mais qui en plus me plaignaient d'être handicapé par le mien. C'est que dans ce milieu la rigueur scientifique et la rationalité semblaient hors de propos. Mais finalement, je me demande si cette confrontation n'a pas été salutaire et si elle ne m'a pas aidé dans mes recherches, alors qu'un environnement imprégné d'une bonne culture scientifique m'aurait peut-être enfermé dans mes convictions initiales.


Un monde fou, fou, fou

Je crains que le monde de la haute fidélité n'ait guère évolué et qu'aujourd'hui encore, un ingénieur en électronique qui veut s'intéresser au monde de la haute fidélité et, en particulier à la hi-fi haut de gamme, n'aille de surprises en surprises. Il découvrira d'abord, en pénétrant dans une boutique de hi-fi, des matériels utilisant encore les lampes de nos grands-pères. Il apprendra que ces équipements qu'il aurait pensés plutôt réservés aux antiquaires et aux musées, se fabriquent de plus en plus (on relance même des chaînes de fabrications anciennes) parce qu'ils sont très demandés et considérés par une grande partie des amateurs comme meilleurs que les équipements à transistor utilisant les technologies actuelles.

Il constatera aussi que les amateurs préfèrent les supports anciens en considérant les bons vieux disques noirs analogiques comme bien meilleurs que les CD numériques actuels. Qu'il ne s'avise surtout pas de faire remarquer que ces préférences vont à l'encontre des mesures universellement admises pour estimer la qualités des matériels électroacoustiques. On lui rétorquera qu'il n'y entend rien et que les mesures sont sans significations, qu'ainsi, par exemple, les watt d'un amplificateur à tubes sont aussi (voire plus) puissants (!) que les dizaines de watt d'un amplificateurs à transistor, que la seule méthode valable de juger un matériel hi-fi est l'oreille et qu'il existe des spécialistes (des gourous? ) ayant l'oreille particulièrement performante (appelés "Oreilles d'Or" dans le milieu anglo-saxon). Ces affirmations seront d'autant plus surprenantes que, dans la chaîne de reproduction électroacoustique, elles concernent principalement les éléments qu'on penserait les mieux maîtrisés: les éléments électroniques.

Une autre source d'étonnement sera les liaisons entre appareils: notre ingénieur apprendra que celles-ci sont très importantes pour la qualité sonore, qu'un câble peut être très bon ou très mauvais (indépendamment de toute mesure ou explication logique). Il découvrira une notion nouvelle en électronique, le sens des câbles. Il est extrêmement important de brancher un câble apparemment identique à ses deux extrémités, dans le bon sens. Et pour finir, on lui expliquera que les fils secteur ont également une importance non négligeable sur le son des équipements qu'ils alimentent, et il aura le sentiment de toucher le comble de l'absurde quand il apprendra que le sens dans lequel la prise de courant est enfichée est essentiel.

Si, après l'utilisation de ces équipements, il s'intéresse à leur conception, il constatera que l'irrationnel semble sans limite et qu'ils sont con�us selon des règles différentes de celles utilisées pour tous les autres matériels électroniques. Les composants sont choisies selon des critères ésotériques qui se réclament de l'empirisme dans le meilleur des cas. On sait (d'où? pourquoi? ) que tel modèle de résistance fabriquée dans telle usine est bien meilleure qu'une autre de même technologie mais fabriquée dans une autre usine (sans doute, les soirs de pleine lune!). Tel transistor d'origine japonaise et qui, malheureusement, ne se fabrique plus doit être considéré comme infiniment meilleur que ses équivalents ayant les mêmes caractéristiques électriques. De toute fa�on le meilleur composant actif est une certaine triode fabriquée avant guerre par Western Electric et dont les derniers exemplaires s'arrachent à prix d'or (bienheureux celui qui a racheté le stock à la fermeture des usines).

Les circuits sont également l'objet de règles aussi impérieuses que surréalistes, par exemple: les circuits doivent être simples car chaque composantes apporte sa contribution à la dégradation du signal. Le parcours de celui-ci doit être, pour les mêmes raisons le plus court possible. Une autre règle (malheureusement contradictoire de la première) veut que les circuits symétriques soient meilleurs que les circuits asymétriques. En plus, il ne faut surtout pas utiliser de contre-réaction. On enseigne dans les écoles comment ce procédé permet d'améliorer la linéarité et la bande passante des circuits qui l'utilisent, mais on oublie de préciser combien cela est néfaste pour les signaux audio. Enfin une alimentation qui se respecte, se doit d'être surdimensionnée, car le son ne peut bien prendre son envol qu'en s'appuyant sur une alimentation de poids démesuré.

Bref, cet ingénieur aura le sentiment que la haute fidélité est en plein Moyen Age, au temps des alchimistes et de la poudre de mandragore. Plus positivement, Jean-Marie Piel constatait, dans un de ses éditoriaux de Diapason (n¡ 426. mai 1996) , qu'en hi-fi, " Les ingénieurs ont troqué la blouse du scientifique contre la toque du cuisinier ! A partir de recettes connues et cent fois expérimentées, ils ont essayé de nouveaux plats. Parfois avec succès, en utilisants des composants choisis avec goùt, avec quelques astuces et tours de main, le tout peaufiné à l'oreille. De vrais artistes dont les moins sains psychiquement se sont, hélas ! pris parfois pour des gourous...En attendant la hi-fi haut de gamme est devenu au mieux un art, au pire de la mauvaise cuisine ".

Face à cette situation, la tentation est grande de rejeter tout cet obscurantisme et de n'y voir qu'un avatar supplémentaire d'une certaine culture anti-progrès qui prône le retour à des valeurs ancienne et perdues. Ce qui permet à des gens peu scrupuleux de se remplir les poches en exploitant un public naif et incompétent auquel on fait croire entendre ce qu'il veut entendre.

Pourtant, on peut être ébranlés par certains faits. Même si la thématique de l'âge d'or est bien vivante et si la nostalgie enjolive un passé dont on a vite oublié tous les inconvénients, tous les produits "à l'ancienne" proposés aux consommateurs ne sont pas des escroqueries, les techniques modernes ont souvent tendance à favoriser la productivité aux dépens de la qualité. On con�oit bien qu'un poulet, élevé dans un espace très restreint et nourri de farines animales mélangées à ses propres excréments, n'ait pas le même goùt que son homologue nourri au grains et en plein air. Un meuble fait avec du bois qui a pris le temps de sécher, sera plus stable dans le temps qu'un meuble fait avec du bois étuvé (ceci dit, un meuble réalisé avec du bois étuvé, puis vieilli artificiellement et percé de faux trous de ver se vendra peut-être mieux). Des tomates ou des fraises sélectionnées, cultivées et cueillies de manière à favoriser leur résistance aux stockages de la distribution ne sont probablement pas celles qui auront le meilleur goùt.
En outre, on remarquera que les éléments hi-fi haut de gamme sont les seuls produits techniques anciens à être préférés aux produits plus modernes. Il est des nostalgiques qui recherchent les voitures anciennes ou les appareils photo d'autrefois, mais personne n'oserait affirmer que c'est parce qu'ils sont très supérieurs aux meilleurs produits de conception récente. On ne se remet pas à refaire les voitures d'avant guerre, alors qu'on relance la fabrication d'amplificateurs anciens. Ainsi des marques prestigieuses comme Marrantz (une filiale du groupe Philips) ou Mc Intosh se sont remis à fabriquer des anciens modèles à tube, estimant que la demande sur ce genre de produit justifiait le coùt de remise en route des chaînes de fabrication.
Enfin, et surtout, on peut constater avec ses propres oreilles qu'on entend des choses qu'on ne peut pas expliquer uniquement par l'autosuggestion et que ces fous d'audiophiles (comme ils s'appellent) n'ont peut-être pas totalement tort. Cette prise de conscience n'est pas facile pour un ingénieur qui se retrouve avec une sérieuse contradiction à gérer: un divorce entre les connaissances généralement admises par la communauté scientifique et des constatations subjectives donc personnelles.

Il y a déjà eu des tentatives de rationalisation de tel ou tel partie du problème, mais une analyse critique des explications avancées montre qu'elles ne résolvent pas grand chose. Ainsi certains ont voulu expliquer les contradictions entre les chiffres de distorsion et les résultats d'écoute en faisant intervenir la nature des distorsions. Ils nous expliquent que tous les signaux harmoniques ne sont pas égaux devant l'oreille, que les harmoniques impaires sont plus agressives et les harmoniques de rang élevé bien plus nocives. On peut se perdre en savantes considérations sur la perception des harmoniques pour essayer de tenir compte d'un nombre croissant de cas de figures, mais cela fini par ne plus être crédible et, de toute fa�on, cela n'expliquerait qu'une partie du problème.
Il y a longtemps, un ingénieur nommé Mati Otala a essayé d'expliquer ("Transient Distortion in Transistorized Audio Power Amplifiers", IEEE trans. on audio and electroacoustics, sept. 1970, vol. AU-18, n¡3) les effets néfastes de la contre-réaction par le concept de distorsion d'intermodulation transitoire. En fait, il ne faisait qu'étendre aux amplificateurs de puissance la limitation de vitesse de balayage (slew rate en anglais) bien connue des utilisateurs d'amplificateurs opérationnels. Il apparut bien vite que cette limitation n'affectait que les amplificateurs plutôt mal con�us et qu'elle n'expliquait pas grand chose. Toutefois cette "découverte" a semé le doute et a eu un impact important dans le public averti qui y vit une justification de la supériorité de l'écoute sur les mesures des ingénieurs. Aujourd'hui en hi-fi, il est indécent de dire qu'on n'utilise pas la contre-réaction que de fa�on modérée et, même si l'effet de mode est passé, il est encore des constructeurs pour proclamer qu'ils luttent avec succès contre la distorsion d'intermodulation transitoire.
D'autres ont cru avoir trouvé une justification objective à des phénomènes subjectifs ("Proof for the Golden Ears Hypothesis?", B. Duncan, Electrnics + Wireless World, pp 466/7 june 1992) en analysant finement des changements dans les spectres de distorsion. Ces changements résultaient du remplacement d'un composant dans un amplificateur et correspondaient à une évolution nette du son. Malheureusement ces changement interviennent à des niveaux très faibles, voisins de -100dB par rapport au fondamental. Compte tenu de la dynamique de l'oreille (au mieux 120 dB entre le seuil de sensibilité de l'oreille dans le silence absolu et le niveau de douleur), cette explication ne serait valable que pour des niveaux d'écoute effroyablement élevés.
Toutes ces explications, malgré leur faible portée, avaient le mérite d'une volonté de rationalité. En revanche, pour tous les phénomènes audio dérangeants, il y a toujours des Diafoirus qui trouvent de "bonnes" explications. Faute de mieux, ces explications plus ou moins farfelues sont plus ou moins admises et renforcent la confusion du public.


Un peu de rationalité : analyse des mesures

J'ai cherché à traiter les mystères de la hi-fi avec rationalité, mais il m'a fallu beaucoup de temps pour prendre le problème par le bon bout. Pour commencer, il faut sortir du subjectif. En effet, ce qui rend ce problème difficile à traiter c'est l'absence d'éléments objectifs. Ces éléments objectifs doivent, d'une part, être fournis par la mesure qui sert à caractériser le réel, d'autre part, analysés dans les circuits électroniques, et enfin, expliqués par la psychoacoustique qui doit comprendre le ressenti. Si les mesures, les circuits et la psychoacoustique ne donnent pas satisfaction, il faut les remettre en cause en commen�ant par les mesures. Le premier point à comprendre, c'est l'échec des mesures actuelles.
Le grand mérite de Mati Otala est d'avoir donné un exemple de distorsion mal prise en compte par les mesures traditionnelles utilisées pour les circuits audio. Même si cet exemple ne s'applique pas très bien, il montre que ces mesures n'ont pas le caractère absolu qu'on leur prête facilement. Les mesures actuelles de distorsion ont donc des limites qu'il faut identifier. Les phénomènes objectifs à appréhender se situant au delà de ces limites.
Pour analyser les mesures de distorsion, il convient d'abord d'examiner ce qu'on veut mesurer et de se demander ce qu'est la distorsion. Ce préambule est moins stupide qu'il n'en a l'air, car la notion de distorsion en électronique est assez floue et souvent l'ambiguité de ce terme conduit à des erreurs de raisonnement dramatiques. Le concept de base concerne le signal traité; la distorsion d'un signal, c'est la déformation subie par ce signal dans un circuit ou un système. Ce concept est parfaitement clair et sans ambiguité.
L'autre signification de ce mot concerne le circuit ou le système qui a généré cette distorsion en altérant les signaux qu'il est amené à traiter. La distorsion d'un circuit ou d'un système, c'est donc sa manière d'altérer les signaux. Mais quels signaux? Peut-on définir cette distorsion indépendamment des signaux traités? C'est une question capitale qui est généralement ignorée, parce que les théories de Fourier, qui permettent de décomposer tout signal en signaux élémentaires sinusoidaux, nous ont habitués à caractériser les circuits et les systèmes indépendamment des signaux traités. La connaissance du comportement d'un circuit ou d'un système linéaire pour tous les signaux sinusoidaux permet de définir son comportement en présence de tout signal. On peut donc définir sa distorsion par la distorsion (au sens premier) qu'il induit sur les signaux sinusoidaux.
Les circuits ou systèmes utilisés en audio ne sont pas absolument linéaire, mais comme ils semblent bien linéaires dans leurs conditions de fonctionnement normal, il est usuel de les mesurer comme s'il étaient presque linéaires et de les caractériser avec des signaux sinusoidaux.
On distingue néanmoins la distorsion linéaire de la distorsion non-linéaire.

Pour mesurer la distorsion linéaire on considère le circuit à mesurer comme parfaitement linéaire. Une sinusoide étant définie par sa fréquence, son amplitude et sa phase, une distorsion linéaire peut affecter l'un de ces paramètres. La distorsion de fréquence est connue, elle concerne principalement les systèmes d'enregistrement et de lecture; dans les circuits, elle ne correspond à aucun phénomène connu et n'est jamais mesurée. La distorsion d'amplitude est bien connue, elle est la mesure de base pour la distorsion linéaire. La distorsion de phase est connue mais beaucoup moins pratiquée: on a constaté qu'elle est très liée à la distorsion d'amplitude et que l'oreille y est peu sensible.
Les résultats de ces mesure servent à valider les connaissance théorique du comportement du circuit mesuré et à évaluer la qualité subjective du circuit à partir de critères de qualités définis par la psychoacoustique. Cette dernière a analysé la sensibilité de l'oreille aux différentes distorsions linéaires en mesurant la manière dont l'oreille est sensible aux signaux sinusoidaux: la bande de réception de l'oreille (16 Hz - 16 kHz), la sensibilité aux variations de niveau (de l'ordre du dB) et la sensibilité aux variations de phase (plusieurs dizaines de ¡). Ces résultats et la connaissance du comportement des circuits électronique font que l'on considère qu'un circuit ayant une bande passante supérieure à 10Hz - 40Khz et, dans cette bande, des ondulations de niveau inférieure à 0,5dB n'apporte aucune distorsion linéaire audible.

Est-ce bien sur? un circuit théorique comprenant une ligne à retard qui additionnerait au signal ce même signal retardé et atténué d'au moins 20 dB, en est un fâcheux contre-exemple théorique. Avec des signaux sinusoidaux, les effets du signal retardé par la ligne à retard se limitent à de très légères variations de niveau et de phase qui permettent à ce circuit de passer avec succès les critères d'audibilité de distorsion. Avec des signaux audio (variés en amplitude et en fréquence), il n'en va plus de même, il y a génération d'un écho qui en fonction de la valeur du retard sera perçu comme un écho, une réverbération ou une distorsion.

Cet exemple n'est que théorique mais il est très intéressant. Il montre la distance qu'il y a entre une possibilité théorique - la transformée de Fourier et sa transformée inverse établissent une relation stricte entre le domaine temporel et le domaine fréquentiel et font que tout circuit linéaire est parfaitement défini par son comportement sur les signaux sinusoidaux - et la réalité pratique qui fait que le comportement réel du circuit n'est pas bien analysé par les mesures habituelles parce que la notion de temps a été perdue. Les mesures d'amplitude (et de phase quand elle sont faites) ne représentent en fait qu'un échantillonnage limité et entaché d'imprécisions de mesure qu'on interprète en fonction d'une connaissance qu'on suppose avoir du comportement du circuit.

Pour les mesures de distorsion non-linéaire, l'hypothèse du circuit presque linéaire peut sembler audacieuse. Les théories de Fourrier n'apportent plus aucun support théorique à l'utilisation de signaux sinusoidaux. Peut-on encore parler de la distorsion d'un circuit sans préciser le signal? C'est ce qui est fait dans la pratique en utilisant une connaissance a priori des causes de non-linéarité. Celles-ci résultent d'une fonction de transfert non-linéaire. Mesurer la distorsion d'un circuit, c'est caractériser la forme non-rectiligne de sa fonction de transfert. Il y a une corrélation stricte entre la forme de cette courbe et l'évolution des distorsions des signaux sinusoidaux en fonction du niveau du signal.
Dans la pratique on fait l'hypothèse que cette courbe ne présente pas d'accident et on échantillonne la valeur des distorsions produites pour des signaux d'amplitudes différentes. Le signal de test est alors, soit une sinusoide pure, soit la somme de deux sinusoides pures très proches ou très éloignées en fréquence, et la distorsion est identifiée par l'apparition de signaux harmoniques à d'autres fréquences. La valeur de la distorsion est définie par le rapport entre l'énergie correspondant aux signaux parasites de la distorsion et l'énergie du signal de test. Dans la pratique il est admis que cette méthode permet d'obtenir une connaissance suffisante de la forme de la fonction de transfert et des phénomène de distorsion qui interviennent ( distorsion en S, saturation, ébasage, rupture de pente, etc.....). L'analyse de la perception de ce type de distorsion par la psychoacoustique traditionnelle n'est pas très claire. D'un coté l'effet de masque pour des signaux sinusoidaux semble montrer que le niveau de la distorsion doit atteindre plusieurs % pour devenir audible, d'autre part des expérimentations sur des signaux sonores réels (" 'Just detectable' distortion levels, J. Moir, Wireless World, pp 32/4 &38 feb. 1981 "How Little Distortion Can We Hear?", M. Labenzi, Wireless World, pp 435/40 sept. 1957) indiquent la possibilité pour des distorsions de l'ordre de 0,1% d'être per�ues. Généralement ceux qui croient à ces mesures de distorsion estiment qu'une distorsion inférieure à 0,1 % n'est pas audible et ce niveau de distorsion est considéré par les normes comme tout à fait satisfaisant pour un appareil au dessus de tout reproche. Ces mesures de non-linéarité sont parfaitement rigoureuses et restent absolument valables, tant que les hypothèses sur lesquelles elles reposent sont exactes. C'est un point important que personne ne prend la peine de vérifier; c'est très regrettable, car c'est là que le bât blesse! Je ne sait pas si beaucoup ont compris que la fameuse distorsion d'intermodulation transitoire de Mati Otala remettaient en cause les hypothèses qui rendaient les mesures traditionnelles rigoureuses.
Pour montrer toute l'importance de ce point, j'ai réalisé un circuit qui exagère des phénomènes que j'ai mis en évidence dans les circuits électroniques. Ce circuit (très simple, décrit dans la revue LED n¡ 136 "Comprendre le son des tubes", pp16/21 janv/fev 1996) présente la particularité d'avoir une fonction de transfert variable en fonction de l'évolution de l'amplitude des signaux et cette particularité peut être supprimée au moyen d'un interrupteur. Ce circuit est un contre-exemple parfait qui remet en cause la validité des mesures actuelles de non-linéarité: ces mesures ne permettent pas de connaître la position de l'interrupteur car le comportement du circuit pour des signaux sinusoidaux d'amplitude fixe n'est pas affecté par celui-ci. En revanche une mesure simple sur des signaux d'amplitudes variable montre sans ambiguité l'action de l'interrupteur. L'utilisation de ce circuit avec des signaux audio montre pour les deux positions de l'interrupteur une différence évidente pour l'oreille la moins avertie. Ces essais disqualifient sans appel les mesures traditionnelles; ils ont été présentés à la 100e convention de l'Audio Engineering Society (Measurement of a Neglected Circuit Caracteristic", G. P., 100th Cconvention mai 1996 Copenhagen preprint 4282 (T-6)) . Ce circuit met bien en lumière le point faible des mesures actuelles de distorsion non-linéaire: celles-ci cherchent à définir LA fonction de transfert sans prendre le peine de vérifier que celle-ci est unique. En fait, elles mesurent UNE fonction de transfert correspondant à des signaux particuliers et qui n'est pas forcement représentative du fonctionnement du circuit pour d'autres signaux et en particulier pour les signaux réellement traités. La précision importante pouvant être actuellement atteinte par ces mesures (jusqu'à -140dB) est un leurre; il est illusoire de mesurer avec une énorme précision la longueur d'un objet mou!


Un oeil neuf

Les conséquences de l'identification des limites des mesures actuelles de distorsion sont considérables. On ne se fait plus piéger par les ambiguité du mot distorsion. Des arguments techniques qui semblaient irréfutables perdent toute valeur quand on comprend qu'ils ne concernent qu'UNE distorsion bien particulière alors que ceux qui les énoncent pensent traiter de LA distorsion dans toute sa généralité. Il n'y a plus de mystères en hi-fi, mais seulement des phénomènes physiques, électriques ou psychoacoustique qu'il faut identifier, mesurer, analyser et expliquer pour savoir les maîtriser afin d'améliorer la qualité des matériels audio.

Il redevient possible de discuter, aussi bien avec ceux qui favorisent l'approche métrologique, qu'avec ceux qui n'écoutent que leurs oreilles. Ces deux approches redeviennent compatibles. Les erreurs des extrémistes de chaque bord qui avaient tendance à diaboliser l'autre bord, deviennent évidentes: ceux qui ont cru par la précision de leur mesure ("Ultra-Low-Noise Amplifiers and Granularity Distortion", D. Self, J. Audio Eng. Soc., vol 35, pp907/15 march 1977) montrer que les audiophiles avaient tort se sont trompés; ceux qui ont cru que la mesure est, par nature, incapable de comprendre les différences perceptibles à l'écoute, étaient dans l'erreur.

Beaucoup de choses sont remises à plat. Il faut reconsidérer d'un Ïil neuf non seulement la métrologie (mesurer tous les phénomènes), mais aussi les circuits (analyser ce qui s'y passe réellement) et la psychoacoustique (mieux expliquer ce qu'on entend). Une nouvelle voie est ouverte entre l'empirisme et la pseudo-rationalité.

L'empirisme des audiophiles leur a permis de progresser rapidement au début et d'aboutir à des résultats spectaculaires, mais cette démarche est sérieusement limitée par des handicaps majeur: on ne peut pas tout essayer et, lors des essais, il est difficile de maîtriser tous les paramètres. En voulant analyser l'importance d'un paramètre, on est presque inévitablement amené à modifier de nombreux autres souvent jugés sans importance et parmi ceux-ci peut se glisser un paramètre très significatif qui fausse les essais. Nos recherches ont révélé que beaucoup de paramètres réellement significatifs étaient ignorés des audiophiles mais que souvent ils en avaient remarqué les effets en les attribuant à d'autres causes.

Un autre écueil du "tout subjectif" est qu'en fonction du contexte, une amélioration peut être jugée favorable ou défavorable (nous reviendrons sur ce point). Les résultats de cette approche consistent surtout en des matériels souvent surprenants mais uniques, optimums locaux difficiles à reproduire et incompatible de toute réalisation industrielle (pour les composants, la technologie de câblage et souvent la complexité), utilisant un certain nombre de recettes magiques qui marchent dans ce contexte très précis mais pourront ne pas marcher ailleurs.

La pseudo-rationalité prisonnière de l'utilisation des signaux sinusoidaux et des mesures traditionnelles a conduit à des impasses, comme par exemple, la recherche de spectres de distorsion particuliers. L'analyse savante des spectres de distorsion est une erreur tant que l'on ne sait pas si la fonction de transfert correspondante est stable ou non.

En ce qui concerne la métrologie et l'étude des circuits, après avoir compris que la distorsion avait plusieurs formes, nous nous sommes attachés à identifier les phénomènes physiques à l'origine des différences subjectives et à comprendre leurs mécanismes d'action. C'est un gros travail, toujours en cours, avec ses déceptions et ses succès. Nous avons déjà définis plusieurs appareils de mesure originaux pour compléter les mesures traditionnelles; celles-ci gardent leur intérêt quand leurs limites sont bien identifiées. Les premiers résultats obtenus concernaient l'instabilité de la fonction de transfert des circuit, elle explique déjà beaucoup de l'engouement pour les tubes.

Les analyses que nous avons effectuées sur les circuits électroniques montrent qu'il y a plusieurs causes pour rendre variables les fonctions de transfert. Ces variations restent normalement d'amplitude limitée (et donc relativement discrètes, sauf dans notre circuit contre-exemple) mais sont bien réelles. On peut être surpris qu'on ne les ait pas remarquées dans d'autres domaines de l'électronique. Je pense que cela est du à une spécificité des circuits audio: on leur demande simultanément une précision élevée (une dynamique de 92 dB pour le standard CD) et très large bande (16 Hz-16 kHz représente une bande relative gigantesque de 10 octaves, équivalente à une bande radio allant de des bandes HF, VHF aux bandes radar X). Je ne sais pas s'il existe d'autre domaine de la physique présentant cette combinaison difficile pour la mesure.

Nos études nous ont montré que les instabilités de la fonction de transfert que nous avons trouvées étaient souvent liées à la valeur récente du signal traité. Cette constatation et l'observation de distorsions linéaires mal prises en compte par les mesures classiques conduisent au concept général de distorsion de mémoire. La mémoire des circuits pouvant intervenir sous forme de mémorisation du signal comme dans le contre-exemple théorique des mesures de distorsion linéaire (cette mémorisation pouvant, en outre, être non-linéaire) ou sous forme d'intermodulation entre le signal présent et le signal passé comme dans notre circuit contre-exemple des mesures de distorsion non-linéaire.

La mise en lumière des limites des mesures traditionnelles en audio et l'utilisation du concept de distorsion de mémoire sont très féconds. Ainsi, nous avons identifié trois raisons pour lesquels les circuits à transistor pouvaient avoir plus de distorsion de mémoire que leur homologues à tube. La première est spécifique au composant lui-même; la seconde est lié aux schémas d'utilisation différents pour le tube et le transistor; et la dernière est liée à la mise en Ïuvre des circuits.

Nous n'analyserons ici en détail que la première car elle est très caractéristique de la manière dont l'approche traditionnelle des circuits (en pensant uniquement à des signaux sinusoidaux) ne permet pas d'envisager toutes les conséquences de phénomènes pourtant bien connus. Car la principale cause de mémoire des signaux dans les transistors est connues de tous: c'est la sensibilité des caractéristiques du transistor à la température. En effet, la puissance dissipée dans le transistor est fonction du signal. Cette puissance induit une évolution de la température de jonction qui influe sur les caractéristiques du transistor. Comme les phénomènes thermiques ont une certaine inertie liée à la capacité calorifique du matériau semi-conducteur et à la diffusion de la chaleur dans le transistor. Cette mémoire thermique et les interaction thermoélectrique réalise une mémoire électrique fugitive.

Il n'y a là rien de mystérieux, tout cela est évident et déjà connu sous le nom de distorsion thermique, mais les conséquences en sont moins évidentes. En général, les électroniciens ne se préoccupent guère des effets de cet auto-échauffement, ils sont beaucoup plus sensibles à la dérive des transistors sous l'effet des échauffements extérieurs. Les fabriquants d'oscilloscope s'en soucient un peu ("Chip, CRT, and assembly automation bribg a new era of portable scopes", C. Brannon, Electronics, feb. 10, 1983) car les erreurs produites par la mémoire des transistors peuvent se voir sur les signaux carrés. Pour les signaux sinusoidaux les petites variations d'amplitude et de phase sont si faibles qu'elles restent très discrètes pour les mesures traditionnelles et quand des ingénieurs audio s'intéressent à la distorsion thermique ("Measurement of Small Time Constants of the Thermal Impedance of Bipolar Transistors with an Audio-analyser", presented at the 98th convention AES, Paris feb. 1995) , ils continuent à penser de manière sinusoidale.

Ces phénomènes sont quantifiables : nous avons fait de nombreuses mesures et des simulations sur ordinateur. Elles n'ont rien révélé d'imprévisible pour le comportement des transistors bipolaires courants. En revanche, le comportement des transistor à effet de champ est beaucoup plus complexe, mais ceux-ci ont moins de mémoire. Ainsi le transistor jugé le meilleur par les audiophiles a une mémoire remarquablement faible. Nous avons vérifié avec des essais sur un tube que ceux-ci, comme le laissait prévoir l'analyse physique de leur fonctionnement, n'étaient pas le siège de phénomènes de mémoire liés à une distorsion thermique.

Ces résultats sont remarquablement corrélés avec les jugements empiriques portés par les audiophiles sur l'impact du choix des composants actifs sur la qualité sonore des circuits. Mais nous avons tout de même vérifié que ces phénomènes étaient bien audibles. Nous avons également analysé leurs effets sur le fonctionnement global des circuits. Cette analyse, qui a montré par quels mécanismes ces effets étaient amplifiés par la contre-réaction, a été vérifiée par des mesures spécifiques: ces phénomènes se manifestent bien en sortie des circuits.