Le microphones livre au préamplificateur un signal sonore que ce dernier devra rehausser. Chaque microphone possède une fonction de transfert, responsable du passage analogique d’un signal acoustique à un signal électrique, opérant ainsi quelques décalages de temps et quelques égalisations. De plus, ce transfert rajoute une quantité de non-linéarités (distorsions, tassement de la dynamique d’amplitude), constituant une partie subtile de sa signature sonore.

Le préamplificateur doit non seulement augmenter le niveau électrique du signal à la sortie du microphone, mais au delà de cette mission basique, il doit renforcer tous les subtils détails du microphone, comme si l’on disposerait d’une loupe pour grossir ses nuances. Malheureusement de nombreux préamplificateurs adoptent la démarche inverse : sous un prétexte de pureté sonore, ces détails s’évanouissent pour ne laisser la place qu’à des sonorités tristes et uniformes. Ainsi, l’auditeur aura du mal à distinguer la sonorité d’un microphone d’un autre, et les aspects esthétiques et séduisants ressentis diminueront.

Trois points fondamentaux sont à respecter :

1. 1)d’abord, les constructeurs de microphones fixent d’une manière très précise les aspects techniques du fonctionnement de leur produit; le microphone doit être raccordé sur une charge (entrée du préamplificateur) d’une impédance spécifique qui lui permettra de respecter parfaitement ses caractéristiques (en général exprimés sur la fiche technique du produit, dans une fourchette conseillée). Par exemple, si l’impédance de sortie du microphone est de 200 Ohms nominale à 1 kHz, il devra être chargé idéalement par une impédance 5 fois plus importante, c’est-à-dire de 1000 Ohms. La valeur de 500 Ohms sera trop faible et 5000 Ohms sera trop fort : dans ces deux cas de figure hors de la tolérance, la fonction de transfert du microphone ne sera pas respectée, ce qui pourra ainsi entrainer une modification audible de sa courbe de réponse en amplitude et en phase. Les microphones dynamiques, du fait de leur réactance inductive naturelle, sont très sensibles à ces conditions d’exploitation. Ajoutons que l’impédance de charge (1000 Ohms à 1500 Ohms idéale dans le domaine Broadcast, du cinéma et du studio de musique) doit être constante entre 20 et 20000 Hz dans un tunnel de tolérance de 20 à 30 %.
   

2. 2)Ensuite, le préamplificateur doit présenter une courbe de réponse la plus droite possible en amplitude et en phase, quelque soit son gain. Celle-ci se mesure avec la métrologie traditionnelle, en régime sinusoïdale balayé de 20 à 20000 Hz.
   

3. 3)Enfin, nous devons considérer la distorsion harmonique du préamplificateur. Ce dernier critère, le plus difficile à appréhender, échappe totalement au cadre de la métrologie traditionnelle qui malheureusement se contente d’afficher qu’un simple «THD», taux de distorsion harmonique, en % et globalement, pour au mieux deux fréquences fixes (en général 333 Hz et 1 kHz). C’est sur ce dernier point que j’ai orienté mes recherches concernant la sonorité des préamplificateurs, et je vous propose d’en définir les contours. J’exclue ici les développements sur la distorsion d’intermodulation (amplitude et fréquence), car moins significatifs dans cette partie de la recherche.
   

On pourrait naïvement penser que la mesure du «THD» la plus basse possible d’un préamplificateur est ce qu’il y aurait de mieux. Or l’expérience prouve que l’oreille humaine est fortement sensible, et notre conscience séduite, par la richesse harmonique d’une source sonore. La majeure partie des microphones dynamiques ont une insuffisance dans la reproduction du haut su spectre sonore : l’information est présente, mais elle est faible. L’objectif d’un préamplificateur est de mettre en avant, de grossir, cette information infiniment petite, sans pour autant modifier sa courbe de réponse; l’emploi d’un simple égalisateur rehaussant les hauts médiums et les aigus, ne pourrait pas créer cet effet de grossissement, car il ne saurait pas distinguer les fréquences fondamentales de leurs harmoniques respectives; la sonorité deviendrait agressive, métallique et désagréable. Un autre chemin doit être trouvé.

Augmenter le taux de distorsion harmonique global est une autre voie qui risquerait compromettre nettement l’esthétique sonore en provoquant des distorsions audibles voire l’apparition de saturations ou d’écrêtage du signal. Si ce genre d’artéfact est couramment employé sur des sons persuasifs en musique (batterie, claves, bongos, timbales), il demeure très désagréable sur une voix, compromettant même l’intelligibilité du message. Une étude précise des composantes harmoniques dans le domaine fréquentiel d’un son de voix permettra de retenir deux choses :

1. 1)supposons que l’on divise le spectre audible en bandes de fréquence (par tiers d’octave par exemple); quelles fréquences génèrent des harmoniques, ou plutôt, quel THD avons nous pour chacune de ces bandes de fréquence ? Certaines bandes de fréquences auront un THD faible (0,1 à 0,3 %), d’autres plus fort (2 à 3 %). J’ai tout de suite adopté une courbe creusée, c’est-à-dire un renforcement du THD dans les bandes de fréquence placées aux extrémités du spectre (en-dessous de 125 Hz et en dessus de 4000 Hz). Quant aux bandes centrales, les médiums, elles génèrent le moins de THD possible.
   

2. 2)Maintenant, il faut rentrer dans le détail du contenu fréquentiel, chaque bande de fréquence devra générer de la distorsion harmonique paire (TDH2) et de la distorsion harmonique impaire (TDH3) avec des taux différents; je travaillerais essentiellement sur la H2, utilisant avec parcimonie la H3 (de -25 à -30 dB en-dessous de la H2, guère plus).
   

J’ai choisi les niveaux de TDH2 et de TDH3 par bande de fréquence en fonction de l’esthétique des résultats obtenus sur des voix, et aussi en fonction du pouvoir de discrimination constaté d’un microphone par rapport à un autre. Il ne s’agit pas d’altérer le son des capteurs; au contraire, l’objectif est de renforcer les signatures sonores de chaque modèle et de chaque constructeur. Vous pouvez observer ci-dessous, le tracé en amplitude des distorsions harmoniques H2 et H3 de l’ensemble (ADP21 + iPhone 5 + « RØDE rec»), sans aucune égalisation opérée ni par l’application, ni par IOS : en VIOLET gras la courbe de réponse de la fondamentale, en VIOLET normal le TDH2 et en VIOLET pointillé le TDH3. Les taux de THD devaient être au plus bas (< 0,5 % de TDH2) entre 200 et 2000 Hz et remonter confortablement aux extrémités du spectre sonore (entre 1 et 2 % de TDH3).

Seules toutes ces subtilités engendrent une reproduction correcte de la sonorité des microphones dynamiques. Une étude détaillée de la distorsion harmonique (suivant les deux directions énoncées plus haut) est donc plus que nécessaire, et afficher un taux global n’est pas suffisamment significatif. Les formes des courbes des distorsions H2 et H3 doivent accentuer l’intelligibilité des voix parlées au service de la radiodiffusion francophone (pour d’autres langues, d’autres courbes peuvent être plus appropriées, en augmentant le H3 par exemple). J’ai pu inclure dans l’adaptateur ADP21 un minimum de composants électroniques et y associer des réglages pointus, afin de parvenir à cet objectif, pour que les sons soient esthétiques et que les nuances entre modèles de microphones sont nettement audibles.

Philippe Labroue, juin 2014