L'impédance pour les nuls, les feignants, et ceux qui sont en fac de lettres.

En une phrase : Les idiophiles et les pros vous rappellent fréquemment la nécessité d'avoir une source avec une impédance au moins 8 fois plus petite que votre casque.

Intro

super chiante - pour les courageux mais nuls en sciences 

Petites choses à savoir sur les conducteurs : (pas les supraconducteurs bien sûr, qui ne sont jamais utilisé en audio sauf chez les possesseurs de Brodule)

  • La résistance d'un fil varie en fonction de la température.
  • Lorsque un courant traverse un conducteur, une part de son énergie est dissipée sous forme de chaleur, c'est ce qu'on appelle l'effet Joule, et cette valeur dépend du courant qui traverse et de la nature du conducteur; par exemple pour un conducteur ohmique c'est P=RI²

Avec ces deux phénomènes on arrive à avoir une valeur de résistance selon le courant fixe qui traverse le câble, et une valeur moyenne d'impédance dans le cas d'un courant alternatif sinusoïdal, et qui dépend de la fréquence du signal. Sauf que en audio, on a affaire à des signaux bien plus complexes (c'est le cas de le dire), mais que l'on peut décomposer en une somme “infinie” de sinusoïdales (harmoniques) dont on connait très bien le comportement. Mais du coup, on se retrouve avec une impédance variable suivant la fréquence à laquelle on se place, donc une impédance qui n'est pas la même pour telle ou telle partie du signal. Bref vous l'aurez compris, c'est la fête du slip dans les conducteurs, et l'impédance indiquée sur le matériel n'est qu'une impédance moyenne, mais cela peut aller en vérité bien plus haut et bien plus bas en résistance que cette valeur d’impédance donnée.

La règle du x8

Du coup, comment qu'on s'en sort en audio ?

Il existe 2 choix possibles : avoir partout la même impédance, quelque soit la température - pas pratique pour une sortie son, mais bien pour d'autres applications électriques - ou être dans un système ou l'impédance de la source est proche de 0ohm, ou tout du moins très faible devant celle du casque. Plus le rapport Zcasque/Zsource est grand, plus on sera dans le cadre de ce principe de transmission idéale.

Idéalement il faudrait être dans la même situation avec un écouteur ou une enceinte, mais hélas il faut sortir le signal mécaniquement pour nos oreilles. En effet, plus l'impédance d'un casque est importante, plus il faut de puissance pour le driver - en témoigne l'expression P=RI². On ne peut donc pas trop monter l’impédance d'un casque/enceinte parce qu'il serait trop dur d'avoir un volume satisfaisant avec assez d’énergie pour les basses ; et aussi parce qu'il faut encore de la puissance en réserve pour tenir le driver afin d'avoir un son réactif/rapide et ne ne pas laisser la membrane se faire emporter par ses propres mouvements de pression ou par sa rigidité qui limite les variations. C'est ce qu'on observe sur des casques full-size drivés par des DAP - comme un sennheiser HD600 branché sur un iPod, où le ratio Zcasque/Zsource sera bien au dessus de 8, mais où le casque semblera pâteux, lent, mou, sans vie, etc car la puissance fournie par le DAP sera bien trop faible pour alimenter ce petit gourmands.

Donc la règle courante c'est d'avoir le ratio Zcasque/Zsource supérieur à 8 pour commencer à profiter des propriétés d’écart important. Et au max il n'y a pas de limite tant que la source arrive à driver le casque/enceinte.

Vocabulaire :

Impédance : c'est une généralisation de la notion de résistance, qui englobe les variations dues à un signal variable dans le temps, le plus souvent sinusoïdal. Cela regroupe la résistance, la capacité et l'inductance d'un système. Notée par convention Z. Plus d'infos : cours de maths sup/fac en L1/L2 sur l'électrocinétique et les filtres.

Damping : Littéralement, amortissement. Exemple : une masse pendue par un ressort que l'ont tire va osciller autour de sa position d'équilibre, avec une amplitude d'oscillation de plus en plus faible, amortie.

Légende: Réponse impulsionnelle d'un oscillateur en fonction du temps

C'est une notion intimement liée à la rapidité d'un système. En effet, un système fortement amorti sera aussi plus stable, puisque les perturbations ne modifieront que de manière négligeable la réponse du système, mais en échange le système sera plus long à réagir. En revanche, un système peu amorti réagira bien plus vite, mais sera plus sensible aux perturbations, voire instable (ce qu'on peut voir dans certaines paires d'intras où les aigus ne sont pas du tout contrôlés et finissent par vous faire saigner les oreilles façon Brainwavz B2); on cherchera toujours à avoir un compromis entre rapidité et stabilité.

En audio, ça veut dire que comme le casque/intra est déjà réglé pour bien répondre, il faut que la source modifie le moins possible les caractéristiques acoustiques/électriques de l'ensemble pour garder une signature similaire. Plus d'infos : cours de maths spé en asservissement, dans les cours sur la stabilité et la rapidité d'un système.

Clipping : Si on envoie un signal sinusoïdal d'amplitude crête à crête de 32V (donc qui oscille entre _16V et +16V) sur un montage suiveur à base d'AO (amplificateur opérationnel), montage qui renvoie exactement ce qu'on lui envoie en entrée, alimenté en -15V/+15V, celui-ci ne pourra pas sortir de tension supérieure à 15V (ou inférieure à -15V) et de ce fait la sinusoïde sera écrêtée comme en témoigne cette image.

D'une manière générale, le clipping désigne pour des systèmes sensés reproduire un signal (casque, intras, amplificateurs…) le fait qu'ils saturent, et ce pour diverses raisons : la puissance délivrée (pour l'exemple plus haut des AO), des contraintes mécaniques (pour un driver dynamique par exemple…) et changent selon le système étudié

En audio, cela signifie que un ampli pas assez puissant va saturer si on le pousse trop fort, avec tous les artéfacts sonores que ça implique.