Câbles, cordons et Hi-Fi

Sujet toujours brûlant s'il en est, le câble en audio suscite débats passionnés et controverses, la technique pure et dure n'y tenant souvent que très peu de place face à des arguments beaucoup plus subjectifs, en particulier l'écoute, bien que celle-ci ne soit en rien palpable autrement que par les oreilles de chaque individu, mais étant néanmoins considérée par certains comme "juge suprême", tout en ne fonctionnant assurément pas comme "juge de Paix" entre les protagonistes. Chez Qobuz, on aime la musique et l'émotion qu'elle procure, mais on est aussi dans l'esprit de Descartes et on croit en la Science.

Par Philippe Daussin | Pratique | 1 avril 2012
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Un câble, qu’il soit destiné à la Hi-Fi ou simplement fait pour véhiculer le courant du secteur jusqu’à un aspirateur, est constitué de conducteurs chargés de transporter le courant d’un point A (la prise secteur ou les sorties HP d’un ampli) à un point B (le moteur de l’aspirateur ou le bornier des enceintes) en préservant autant que faire se peut son intégrité.

Vous avez sans doute déjà vu les marquages sur les prises des prolongateurs électriques indiquant 16/250. Cela signifie que le prolongateur est capable de véhiculer un courant maximum de 16 ampères sous une tension de 250 volts, soit une puissance de 4000 watts (3680 watts si la tension n’est plus que de 230 volts, valeur de la tension distribuée par EDF).

Les différents éléments du prolongateur ont été dimensionnés afin de tenir compte de ces valeurs (rigidité diélectrique encore appelé "isolement" pour la tenue en tension, et diamètre adapté au courant de 16 ampères).

La résistance du cordon doit en effet être suffisamment faible pour ne pas provoquer un échauffement dû au passage du courant, phénomène qui est appelé "effet Joule", la puissance électrique alors dissipée dans cordon se calculant comme suit : P = R x I2, R étant la résistance du cordon exprimée en ohms (Ω) et I le courant qui le traverse exprimé en ampères (A).

Par exemple, si le cordon présente une résistance 0,1 Ω et si le courant qui le traverse est de 16 A, la puissance dissipée dans ce cordon est alors de 0,1 Ω x 16 A = 1,6 W. Si cette résistance était de 1 Ω, avec le même courant, la puissance dissipée serait de 16 W, ce qui n’est pas négligeable et se traduirait par un très net échauffement du cordon.

Vous remarquerez que le diamètre des conducteurs qui composent ces cordons n'a rien de démentiel et que le courant y circule sans entrave tant que l'on ne dépasse pas le courant de 16 A.

Il en va de mêle en Hi-Fi où les courants de 16 A sont exceptionnels, pour ne pas dire inexistants, et cela supposerait un amplificateur délivrant une puissance de 2048 W dans 8 Ω ! En effet, en appliquant la formule P = R x I2, en considérant que R vaut 8 Ω pour une enceinte, on obtient P = 8 x 162 = 8 x 256 = 2048 W (en fait pour une enceinte on dit l'impédance, on va en parler après).

On peut déjà se poser la question de l'intérêt d'un câble dont la section des conducteurs est proche de celle du corps d'un stylo, sachant que, de surcroit, le diamètre du fil des bobines mobiles des haut-parleurs ne fait généralement que quelques dixièmes de millimètre (visu ci-dessous)...

Notons aussi qu'une enceinte dissipe par effet Joule une grande partie de la puissance que lui délivre l'amplificateur sous forme d'échauffement des bobines des haut-parleurs et également dans les résistances du filtre, seule une petite partie de la puissance électrique étant transformée en puissance acoustique. Ceci s'exprime par le "rendement", mais on préfère substituer à ce terme "l'efficacité" qui représente la pression acoustique procurée par l'enceinte pour une puissance de 1W à 1m de distance, soit des dB/1W/1m.

Résistance et impédance

Nous avons parlé de résistance pour un cordon, mais en fait celle-ci est un cas particulier de ce que l’on appelle l’impédance (caractéristique qui est donnée pour toutes les enceintes par exemple).

L’impédance caractérise tout élément dans le sens où celui-ci présente une certaine "opposition" au passage du courant, et, contrairement à la résistance, dépend de la fréquence du signal. Le corps humain présente une impédance et on s'en sert dans les pèse-personne pour calculer les valeurs relatives de masse musculaire et masse graisseuse.

Une résistance présente une impédance indépendante de la fréquence et de valeur constante et vaut R, alors que pour un condensateur elle s’exprime par Zc = 1/(2 x π x f x C), et pour une self par Zl = 2 x π x L x C.

Une impédance "globale" est en effet une combinaison des impédances "élémentaires" des éléments constitutifs du système que l’on mesure, c’est la raison pour laquelle la courbe d’impédance d’une enceinte, par exemple, présente toujours un aspect plus ou moins tourmenté.

Si l’on considère le filtre d’une enceinte, celui-ci est constitué de résistances, de condensateurs et de selfs, mais l'impédance "globale" de l'enceinte fait aussi intervenir celle de chaque haut-parleur (ci-dessous la courbe d'impédance d'une enceinte à trois voies).

Composants passifs et composants actifs

Nous avons parlé de résistances, condensateurs et selfs, qui sont appelés des éléments "passifs", c’est-à-dire que leur influence sur un signal ne pourra se traduire que par un "affaiblissement", qu’on appelle encore "atténuation", qui ne dépendra pas de la fréquence s’il s’agit d’une résistance, et qui sera fonction de celle-ci si l’on est en présence d’une impédance.

A contrario, un élément "actif" (transistor, circuit intégré) est capable "d'amplifier" ou "d'améliorer" un signal, ce qu’un élément passif, et encore moins un cordon ou un câble, ne pourra jamais faire.

De ceci, on conclut qu'un câble audio, qu'il soit destiné à raccorder des enceintes à un amplificateur ou une source à une entrée d'amplificateur, ou encore à brancher ce dernier au secteur, doit atténuer le moins possible le signal (ou la tension secteur), voire pas du tout au cas où tous les effets parasites, résistance, effet capacitif et selfique, seraient nuls, auquel cas le câble serait parfait.

Un câble n'apporte donc rien au signal, il ne peut que l'atténuer, et, au mieux, le préserver, et ne peut revendiquer autre chose.

Cela relève d'une des lois élémentaires de l'électricité appelée "loi d'Ohm", qu'aucun conducteur électrique (ni aucun discours) ne peut violer.

La loi d'Ohm

La loi d'Ohm nous dit que lorsqu'une tension "U" est appliquée aux bornes d'un conducteur d'impédance "Z" il circule dans ce conducteur un courant "I" tel U = R x I.

Cela signifie aussi que si un courant "I" circule dans un conducteur d'impédance "Z", la chute de tension aux bornes de ce conducteur sera telle que U = Z x I.

On voit donc qu'un câble qui serait parfait, donc d'impédance Z nulle, ne sera le siège d'aucune chute de tension et que le signal sera rigoureusement identique à ses deux extrémités, mais ne sera en aucun cas amélioré de quelque façon que ce soit.

A contrario, plus l'impédance de ce câble sera élevée, plus la chute de tension entre ses deux extrémités le sera.

Nous vous invitons à lire cet article paru dans la revue Nouvelle Electronique en mars 1995, dissertant longuement sur les câbles pour haut-parleur et montrant, mesures à l'appui leurs effets sur un signal audio (cet article se trouve sur Internet mais l'auteur de ces lignes possède la revue et a réalisé ses propres numérisations).

Nous ne pouvons donc cautionner tout discours qui prétendrait qu'un câble ou un cordon pourrait améliorer la qualité sonore ou tout discours qui tendrait à le faire croire, la palme en ce domaine revenant à un fabriquant de câbles qui prétend dans une "campagne d'information" que son dernier-né composé de conducteurs de diverses matières est capable de transférer de manière "sélective" grave, médium et aigu de l'amplificateur aux enceintes...

Un câble "large bande" intégrant un câble "passe-bas" pour le grave, un câble "passe-bande" pour le médium et un câble "passe-haut" pour l'aigu en quelque sorte.

Nous on demande à voir...

Evidemment, si le câblage d'origine est "pourri" (connecteurs oxydés, cuivre des câbles noircis, en fait une accumulation de sources de mauvais contacts comme cela a existé pendant un certain temps en Hi-Fi, en particulier avec les connecteurs aux normes DIN qui étaient désastreux dans ce domaine) de bons câbles et de bons connecteurs remettront les choses en ordre et permettront au signal de circuler sans entrave, ce qui se traduira effectivement au niveau de la qualité sonore, non pas que celle-ci soit devenue meilleure (elle existe intrinsèquement dans un ensemble Hi-Fi indépendamment de tout câblage et on retrouve le son tel qu'il doit être), mais parce que le transfert du signal était auparavant dégradé par de mauvais contacts...

Conclusion

Pour conclure, nous vous suggérons aussi la lecture de cette page Internet, traduction d'un article américain de The Audio Critic sur les "Ten biggest lies in audio".

L'auteur de ces lignes ne vous cachera pas qu'il n'a jamais cherché à "parfaire son expérience dans le domaine de l'écoute des câbles", les quelques occasions qu'il a pu avoir de tester "des super câbles", dont un câble de modulation utilisant un système de polarisation par alimentation continue, bref, le truc qui doit tout changer, et vendu la bagatelle de 1000 euros dans sa mallette en plastique rembourrée de mousse, n'ayant nullement été probantes (résultats sonores inchangés).

Sans doute le "rodage" était-il insuffisant, mais comme le son du câble GTI n'était aucunement différent du son d'un câble Lambda dès les premiers kilomètres, il n'y avait aucune raison pour que ça change au fil du temps...

Note : les câbles 75 Ω

On dit que les câbles destinés à la vidéo analogique ou au transfert de signaux audio numérique présentent une impédance de 75 Ω non pas parce que leur "résistance" est de 75 Ω mais parce qu'ils présentent une "impédance caractéristique" de 75 Ω, et ce quelle que soit leur longueur (ce sont des câbles coaxiaux dont il existe plusieurs valeurs "d'impédance caractéristique" suivant les applications).

Cela tient au fait qu'en vidéo et avec les signaux audio numérique, le transfert doit se faire en adaptant les impédances du générateur (lecteur DVD par exemple) et du récepteur (téléviseur par exemple) et que celles-ci doivent être identiques, leur valeur normalisée étant de 75 Ω.

En effet, l'adaptation d'impédance par câble coaxial permet un transfert optimal en puissance (c'est la même chose pour les antennes de téléviseurs) en évitant les réflexions des signaux dans le câble.

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