Cet article est reproduit
avec l'aimable autorisation du magazine

et de Monsieur Pierre JOUHANET

Première publication dans le N°34H de DIAPASON
Hors série 2005 HIFI HOME CINEMA

 

Dix ans de recherche sur … La musicalité en haute-fidélité

 

 

 

Depuis plus d’une quarantaine d’années, la haute-fidélité est confrontée à un constat lancinant : il n’existe aucune corrélation entre les mesures et l’écoute pour les systèmes situés au-dessus d’un seuil minimal de qualité.

La figure 1 représente par exemple les notes subjectives attribuées par un panel d’auditeurs de La Revue du son à des amplificateurs en fonction de leur taux de distorsion :

 

 

Le taux de corrélation entre appréciation subjective et note technique est inférieur à 0,3, ce qui traduit mathématiquement une indépendance à peu près complète entre mesures et musicalité…

On peut reprendre les corrélations avec d’autres variables, comme le bruit ou la bande passante, mais les résultats sont toujours du même ordre, ou plutôt du même désordre !

L’un des exemples les plus frappants est donné par l’ampli à tubes 300B monotriode, que plusieurs constructeurs ont décliné sous différentes formes ; avec ses 7 watts et son 1,5 % de distorsion à pleine puissance, sa musicalité est reconnue comme très supérieure, notamment à beaucoup de ses concurrents à transistors, au moins sur des enceintes à haut rendement.

Le problème est devenu encore plus aigu avec la commercialisation du Compact Disc, fin 1983.Quand on pouvait lire alors que «  tous les lecteurs se valaient », puis qu’ils «  traduisaient sans erreur le même message numérique », les auditeurs se rendaient rapidement compte que, d’une part, tous les lecteurs ne se valaient pas, et que, d’autre part, la musicalité était souvent inférieure au microsillon, qui présentait pourtant des performances beaucoup moins bonnes.

Pour parachever le tout, un problème s’était fait de plus en plus préoccupant : celui des câbles, soulevé par Jean Hiraga et quelques autres dés le début des années 70, notamment dans La Revue du son et dans la revue L’Audiophile. Considérée comme illusoire, voire risible, à ses débuts, l’énigme du « son » des câbles, et ce même pour des câbles secteur, ce qui est franchement surprenant, est maintenant admise par la plupart des audiophiles. De nombreux fabricants se sont progressivement mis sur ce créneau, avec des prix parfois sans rapport avec la qualité fournie… Mais il est de notoriété publique qu’un câble puisse servir de correcteur à une chaîne dans les domaines de la dynamique ou de la courbe de réponse, et les bons revendeurs savent très bien parfaire l’équilibre d’une chaîne à l’aide des câbles ad hoc ! Cuisine noble, dira-t-on, mais cuisine quand même !

En dehors des câbles, il existe une foule d’accessoires audiophiles : supports et étagères antivibratoires, pieds spéciaux, câbles et filtres secteur qui passionnent les audiophiles au point d’occuper les premières pages « nouveautés » des revues, certaines leur consacrant des encarts particuliers. Que ne faut-il pas faire pour faire améliorer une chaîne ! A l’aube du XXIè siècle, l’absence de corrélation entre les mesures et l’écoute restait une énigme entière.

A un niveau beaucoup plus scientifique, rappelons que le seuil du XXè siècle avait été confronté, entre autres, à un problème a priori inexplicable : le résultat négatif de l’expérience de Michelson et Morley (1887) destinée à mettre en évidence le déplacement de la Terre dans l’«éther» électromagnétique, c’est-à-dire l’espace… Einstein en apporta la solution en 1905 par la théorie de la relativité restreinte. Rappelons que quelques autres mystères restent intacts sous le tapis de la physique : l’effet Branly (1895), qui permit la naissance de la radio, et l’effet Piccardi (1937), sur le détartrage de l’eau par les aimants. Rassurons-nous : les charlatans adorent ce que les physiciens délaissent ! Mais revenons à notre plus modeste problème de haute-fidélité pour essayer de le résoudre, car nous ne sommes pas les premiers, de nombreux chercheurs ayant tenté des explications dans leur domaine de spécialité : acoustique, électronique, transducteurs (haut-parleurs).

Les premières recherches ont porté sur l’amplificateur, élément critique de la chaîne, car la pratique montre clairement que la qualité d’une enceinte correcte peut facilement évoluer de « moyenne » à « excellent » en fonction de l’amplificateur qui l’alimente.

 

La distorsion d’intermodulation transitoire (DIT)

 

La première théorie reconnue et acceptée fut celle de la distorsion d’intermodulation transitoire (DIT), de Matti Ottala, début des années 70. Elle mettait en cause la boucle de contre-réaction globale de l’amplificateur.

 

 

Rappelons que la contre-réaction consiste à corriger le signal de sortie en réinjectant une partie (le «taux ») à l’entrée de l’amplificateur, en opposition de phase.

Dans cette théorie, la présence d’un front rapide à l’entrée de l’amplificateur conduit, par suite de la vitesse limitée de l’amplificateur, à une saturation transitoire des circuits, qui ne peuvent plus traiter correctement les signaux faibles simultanés. L’ampli est momentanément comme « aveuglé », ce que les mesures classiques ne mettent pas clairement en évidence. Ce cas se produisait fréquemment, dans les années 70, avec des productions japonaises, entre autres, qui affichaient des 0,001 % de distorsion aux mesures en régime sinusoïdal, accompagné de duretés prohibitives à l’écoute. Des solutions ont été rapidement mises en œuvre après identification du phénomène, notamment à partir de circuits à bande passante étendue avant application de la contre-réaction. La solution la plus immédiatement employée consista d’ailleurs à réduire de façon drastique ce taux de contre-réaction, ce que les amplis à tubes faisaient depuis toujours, essentiellement pour des questions de stabilité, jusqu’à utiliser des montages l’excluant purement et simplement !

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La distorsion thermique

 

Une deuxième théorie est apparue au début des années 90, la distorsion thermique (DT), due à Gérard Perrot, disparu trop tôt, en 2000, qui écrivait dans la revue L’Audiophile sous le pseudonyme « Héphaïstos ». Cette théorie est simple : lorsque les transistors de sortie d’un ampli génèrent un signal fort, ils s’échauffent quasi instantanément au niveau des puces de silicium, et leurs caractéristiques, en particulier de gain, changent. La contre-réaction le corrige bien, mais cet effet reste audible. Là aussi, le phénomène n’apparaît que transitoirement, et reste indiscernable aux mesures habituelles. Gérard Perrot a lui même mis au point un certain nombre de circuits exempts de distorsion thermique, avec des résultats objectifs et subjectifs indiscutables, dans ses amplis Lavardin. D’autres constructeurs, comme Euphya ou Neodio, mettent également en pratique ces principes avec succès. Pour l’amateur de circuits, des solutions simples peuvent être essayées à partir de transistors à effet de champ qui présentent des zones de fonctionnement à l’équilibre thermique, en les faisant travailler à ces points d’indifférence thermique. Ou utiliser des tubes ! D’où également l’intérêt des amplificateurs de puissance en classe A, qui, fonctionnant en permanence à puissance et température élevées, quel que soit le niveau de sortie, sont beaucoup moins sensibles à ce genre de distorsion.

 

Amplificateurs et distorsions

 

Jean Hiraga, dans de nombreux articles de L’Audiophile et de La Revue du son, avait développé l’idée que, plus la distorsion elle-même, c’était son spectre qui importait, c’est-à-dire la répartition des harmoniques : un spectre régulièrement décroissant avec prédominance d’harmoniques pairs correspondait à des amplis préférés à l’écoute. Ce cas était idéalement celui de l’ampli 300B monotriode, adoré par les audiophiles. Malheureusement, cette explication n’était pas généralisable. D’une part, on trouvait des amplis excellents n’ayant pas du tout ces caractéristiques. D’autre part, aux niveaux habituels d’écoute, très inférieurs au watt, les distorsions sont très faibles et difficiles à mettre vraiment en cause. En matière d’amplificateurs, d’une manière générale, on peut trouver dans les brevets déposés de nombreux circuits présentant des avantages qui vont de « considérables » à « décisifs », mais il faut bien reconnaître que des schémas connus à la fin des années 60 donnaient déjà de bons résultats pour certains. Les concepts de DIT et DT ont plus récemment amélioré les choses mais sans résoudre complètement le problème. Il reste que des circuits encore plus anciens à base de tubes électroniques donnent souvent des résultats nettement plus musicaux, sans que les mesures affichent une quelconque supériorité par rapport à leurs homologues récents à transistors, au contraire. Qu’on nous permette une parenthèse, puisque nous évoquons les amplis à tubes. Sur le plan technique, ce retour à une technologie d’un autre âge, avec des tubes dont la conception remonte à plus de cinquante ans, laisse pantois. Un peu comme si les voitures avaient dû revenir au moteur à vapeur pour cause de pollution, par exemple ! On peut bien évoquer des phénomènes de mode, de retour aux sources, de « son chaud » des lampes, ça n’explique pas que les usines de tubes qui subsistaient avec peine dans le monde se soient remises à fonctionner à plein régime. Il fallait vraiment que la supériorité musicale du tube sur le transistor soit indiscutable. Si cette supériorité existe « en moyenne », il faut reconnaître quelques brebis galeuses dans le monde du tube.

Si la loi de non-corrélation mesures-écoute subsiste avec le tube, il existe une constatation étonnante : il semble que la musicalité des tubes soit proportionnelle à leur taille, du 300B, déjà gros, au 1610, qui fait 30 cm ! Ce constat se trouvera expliqué par le concept de réseau ionostatique que l’on verra dans la suite.

Cette parenthèse fermée, le mystère restait entier…

Côté câbles, le problème était à la fois plus simple et plus complexe :

- plus simple, parce que les mesures montrent que les performances des câbles, même les plus modestes, sont très au-delà de ce qui est nécessaire pour satisfaire l’auditeur le plus exigeant;

- plus complexe, car la simplicité fondamentale d’un câble, même avec blindages, ne donne pas beaucoup de clés pour expliquer les nettes différences reconnues à l’écoute.

Gérard Perrot et l’auteur, dans L’Audiophile, ont émis vers 1992 une hypothèse concernant la mémoire des isolants. Cette notion n’est pas récente, puisque les premières expériences ont été faites par Benjamin Franklin à la fin du XVIIIè siècle… Maintenant, il est loisible à quiconque de refaire l’expérience fondamentale pour vérifier cet effet : on charge un condensateur de quelques dizaines de microfarads à une douzaine de volts, on le court-circuite très brièvement et on suit la tension à ses bornes juste après le court-circuit.

 

 

 

On constate alors que la tension remonte à des valeurs appréciables de plusieurs fractions de volt, et finit par disparaître en des temps allant de quelques secondes à plusieurs minutes. Les phénomènes de mémoire dépendent essentiellement de l’isolant employé, le Téflon y résistant le mieux. Il n’est donc pas illégitime de supposer que l’isolant des câbles puisse également présenter une certaine mémoire des signaux précédents, sous réserve d’une capacité beaucoup plus faible que celle d’un condensateur.

L’expérience et la théorie montrent cependant que ces effets sont à peu près négligeables, pour ne pas dire inexistants. Hélas… Copie à revoir ! Par ailleurs, les modélisations de câbles de transmission tenant compte d’effets aussi complexes que l’effet de peau et l’effet de proximité donnent des résultats très précis, indiscernables des mesures réelles. Il semble donc bien que tous les paramètres des câbles soient parfaitement maîtrisés. Pourquoi, alors, reste-t-on incapable de définir un câble parfait au sens musical ? Deus ex machina, vers 1983, apparut le Compact Disc, au début de la controverse sur le câble, qui du coup s’en trouva temporairement éclipsée…

 

 

Le CD ? Une source parfaite, un bruit nul, une distorsion à la limite des mesures…

Il s’est même trouvé des revues pour renoncer à tester les modèles offerts en dehors de leurs commodités mécaniques ou de programmation ! Rassurez-vous : elles ont oublié cet épisode… C’est dire que la perfection était largement atteinte. Il s’est bien trouvé des esprits chagrins (et bientôt prophétiques), comme Guy Marec dans un célèbre article de L’audiophile, pour dire : « Digital : attention, danger ! », mais ça passait inaperçu dans l’euphorie générale. Et pourtant, avec les années un malaise s’installa progressivement à l’égard du CD. Pour les audiophiles, les principales critiques faisaient état de froideur, de rendu aseptisé, de manque de liaison entre les notes, d’extinctions tronquées, de silences artificiels…On parla de « son numérique », de « surgelé » et autres gentillesses.

Un autre point restait très mystérieux : la sensibilité des lecteurs aux vibrations. Or, autant elle se comprenait pour les microsillons, autant elle était bizarre avec le CD. Avec certains supports amortissants, l’écoute était parfois très supérieure, alors que le message numérique, vérification faite, ne perdait pas un bit. Certains mirent en avant les circuits correcteurs d’erreurs, mais les mesures montrèrent la rareté de leurs interventions… On parlera de jitter, cette instabilité des déclenchements sur front d’horloge, mais même l’usage d’horloges atomiques au césium ( !) sur quelques prototypes japonais ne résolut pas le problème.

 

 

Que se passait-il ?

 

 

La principale réaction fut de crier haro sur le numérique échantillonnage trop lent (44KHz), niveaux insuffisants (16 bits), et l’on se tourna vers de nouveaux formats (SACD,DVD-A), du genre 48 bits/ 96 KHz, avec un gain appréciable certes, mais sans la divine surprise qu’on aurait pu espérer. Certains audiophiles jansénistes refusaient en bloc tout ce qui pouvait avoir une consonance vaguement digitale, oubliant que même la FM était « échantillonnée », certes à 100 MHz, depuis longtemps !

Traduisant en quelque sorte ce malaise, on assista, et on assiste encore de plus belle, à un retour spectaculaire vers le microsillon et les platines associées. Tant dans les pages publicitaires des revues que dans les salons internationaux, les platines microsillons se taillent la part du lion, avec des modèles de haut de gamme incroyablement sophistiqués, comme la dernière platine Verdier. Et ce, même chez des constructeurs qui semblaient y avoir renoncé définitivement, comme Thorens, qui s’était reconverti dans les électroniques. Les revues se remplissent de comptes rendus de platines et des cellules associées.

L’explication fréquemment donnée, passant par la mode des disc-jockeys, n’est pas satisfaisante : la majorité des clients de platines/microsillons sont des audiophiles et non exclusivement des habitués des boîtes pop…

Et pourtant, là aussi, les mesures montrent qu’avec le CD il n’y a aucune altération du signal, ce qui est loin d’être le cas avec le microsillon… Le cas est particulièrement significatif pour les drives qui ne fournissent que le message numérique ; entre un lecteur bas de gamme, comme le Phillips CD723, utilisé en drive, et un lecteur haut de gamme à 2000 euros, il n’y a aucune différence entre les fichiers en sortie, expérience maintes fois faite par les informaticiens… Et pourtant, critiques, audiophiles ou simples auditeurs admettent des différences sensibles.

Devant cette accumulation de faits inexplicables, voire ahurissants, les physiciens avertis auraient dû réagir. Ceux qui le firent préfèrent botter en touche en parlant d’ « aspect subjectif », de « sensibilité différente suivant les auditeurs », bref de goûts et de couleurs. Ces bons apôtres semblaient oublier, d’une part, que les organes auditifs étaient à priori identiques chez les différents représentants de l’espèce humaine et, d’autre part, que, lors de séances d’écoute avec des auditeurs expérimentés, tout le monde est d’accord et ressent la même chose a des nuances près. Il semble que l’intersection entre l’ensemble des physiciens et l’ensemble des audiophiles soit proche de l’ensemble vide ! Gardons le moral…

 

Les explications globales

 

 

A partir de 1985 environ, un fait semblait donc acquis : en matière de chaînes haute-fidélité, rechercher une quelconque corrélation entre la mesure et l’écoute était illusoire. Bien que certains ne fussent point opposés à prendre en considération une corrélation étroite prix-musicalité, même si c’était alors la corrélation prix-mesures qui clochait !

Un courant se fit alors jour avec l’idée suivante : « Si les mesures ne montrent rien, c’est que nous ne faisons pas les bonnes ! » Avec le développement des techniques informatiques de traitement du signal, des mesures acoustiques incroyablement sophistiquées furent alors mises en œuvre, sans qu’on puisse en extraire quelque chose de vraiment significatif. L’acoustique de la pièce d’écoute est un autre élément souvent à juste titre montré du doigt. Mais si une bonne acoustique valorise une bonne chaîne, elle n’améliorera pas une mauvaise. A noter que les corrections numériques de salles ont apporté beaucoup, mais sans emporter non plus la décision.

A ce stade, il faut reconnaître qu’un certain nombre de chercheurs ou d’expérimentateurs avaient déjà formulé des hypothèses globales en dehors des matériels de chaînes.

 

 

Peter Belt

 

 

Le premier à ma connaissance, le britannique Peter Belt, vers 1975, supposait que la perception physiologique du son était altérée par la présence de champs électromagnétiques, du 50 Hz aux ondes radio. Il commercialisait des couvre-CD et différents accessoires à base d’enduits absorbant les hautes fréquences et d’aimants, autrefois distribués en France par La Flûte d’Euterpe.

 

 

OSH

 

 

La société OSH (Oxygéné Système Huit), sous l’impulsion de Gérard Noël, déposa en 1986 le brevet n° 86 16995. Pour la première fois étaient mises en cause certaines molécules contenues habituellement dans l’air, les molécules polaires ou polarisables et implicitement la molécule d’eau. Il n’y avait en revanche pas encore d’explication sur le mécanisme de la perturbation acoustique proprement dit. Une enceinte ayant toutes ses surfaces recouvertes de semi-conducteur, reliée à la terre, avec des câbles associés, fut commercialisée avec un certain succès. Cette société distribue actuellement un assez grand nombre de dispositifs destinés à réduire ce qu’elle appelle « micro-inductions de surface », ou MIS, que l’on peut retrouver dans les encarts publicitaires des revues ou sur le site : http: // oxygenesh.free.fr.

 

 

Sicomin

 

 

Sous l’impulsion de Gérard Mezzadourian, cette société reconnut rapidement l’existence simultanée de charges en surface et d’ondes HF. Elle eut recours à des boîtiers d’électroniques en fibre de carbone, le carbone étant semi-conducteur, pour en diminuer les effets, avec un certain succès, notamment en ce qui concerne un lecteur de CD. Elle commercialise également les barres « Isis » et « Ramsés », dont on reparlera dans la suite.

 

 

Quoi qu’il en soit, vers le milieu des années 90, une explication claire et décisive du pourquoi de la non-corrélation mesures-écoutes restait toujours largement à formuler … C’est alors que nous avons entamé, vers 1996, des études sur les câbles, à partir d’une hypothèse, celle des « microdécharges d’interface » (ou MDI), qui allait se révéler particulièrement féconde.

 

Câbles et MDI

 

 

Pourquoi les câbles ? Parce que ce composant présente, comme on l’a déjà dit, une structure simple – un conducteur dans un isolant- et que les mesures et la théorie, pour une fois parfaitement en phase, restent incapables d’en prévoir le rendu musical.

Quelle était cette hypothèse ? Elle était dérivée d’une observation que l’on avait effectuée dés le XIXè siècle sur les conducteurs en haute tension. Pour un diamètre donné, et à partir d’un certain niveau de tension, un conducteur dans l’air est le siège d’un « effet couronne » constitué de décharges qui se développent dans l’air à partir de la surface du conducteur. Le conducteur s’illumine en surface et prend dans l’obscurité l’aspect d’un tube au néon. Les tensions nécessaires sont naturellement élevées, de l’ordre de la centaine de milliers de volts pour un conducteur de quelques millimètres, mais elles peuvent être réduitent de plusieurs ordres de grandeur si la surface du conducteur présente des irrégularités. A la limite, avec des aspérités microscopiques inférieures au micron, des décharges peuvent théoriquement apparaître pour quelques volts, tension courante pour un câble de haut-parleur.

Ces décharges ont la forme d’impulsions brèves avec des fronts très inférieurs à la microseconde, 0,1 à 0,01 us pour fixer les idées. Elles se produisent couramment dans les isolations présentant des vacuoles de gaz microscopiques. On les appelle alors « décharges partielles » ou DP, et elles servent à caractériser la qualité d’une isolation pour le matériel à haute tension. La question que nous nous sommes posée alors est la suivante : « Dans les câbles haute-fidélité, câbles haut-parleurs, pourrait-t-on observer des microdécharges à l’interface conducteur-isolant, en supposant les aspérités d’usinage ou de tréfilage suffisamment réduites ? » Je posai la question début avril 1996 à un collègue qui avait alors la double casquette EDF et CNRS et était un spécialiste des décharges, Lambert Pierrat. Sa réponse fut que rien ne s’opposait, en théorie, à l’apparition de microdécharges pour des tensions modérées, du genre de celles que l’on rencontre en hi-fi : une fraction de volt.


Cette hypothèse, même si elle reste largement contestable aujourd’hui, notamment par absence de mesures directes, s’est révélée extrêmement productive. En particulier, dés l’origine, elle permettait d’expliquer qualitativement une quantité d’observations curieuses que les audiophiles avaient accumulées au fil du temps en matière de câbles :

- la supériorité des conducteurs argentés ou en argent pur. Si l’argent présente une légère supériorité par rapport au cuivre côté conductivité, celle-ci est faible (-5%) et négligeable en pratique. En revanche, la surface de l’argent est généralement plus lisse que le cuivre. De plus, l’argent s’oxyde difficilement et son oxyde reste lui-même conducteur, les oxydes de cuivre semi-conducteurs générant plus facilement des décharges;

- la supériorité de l’isolation en Téflon. Le Téflon présente une grande rigidité diélectrique et s’oppose à toute décharge électrique. Il n’y a pas de charges libres. Le câble audiophile « standard » semble d’ailleurs actuellement le câble argent/Téflon fourni par plusieurs fabricants;

- l’influence de très courtes longueurs de câble, les décharges étant indépendantes de la longueur, ou plus précisément proportionnelles aux racines carrées des longueurs, les décharges individuelles s’ajoutant quadratiquement;

- le fait que ce soient les dernières longueurs de câble qui soient prépondérantes vis-à-vis des grandes longueurs de conducteurs depuis la centrale électrique ou le dernier transformateur;

- l’influence non négligeable des câbles secteur dans lesquels les tensions sont très élevées, +/-327V crête, et les microdécharges plus violentes et nombreuses ;

- le fait que les microdécharges puissent se propager sur de grandes longueurs. En effet, les microdécharges génèrent des ondes électromagnétiques qui peuvent facilement se propager dans l’épaisseur ou à la surface de l’isolant (ondes de surface), et éventuellement par stimulation générer d’autres décharges de proche en proche. On parle d’une onde électromagnétique associée ou « onde MDI ».

- les longueurs préférentielles : en supposant la présence d’ondes stationnaires sur un câble, l’existence possible de nœuds et de ventres laisse à penser qu’il puisse y avoir des longueurs plus favorables que d’autres, au millimètre près, ce que certains expérimentateurs ont constaté, et nous-mêmes, à Clamart, au labo MDI des Etudes et Recherches d’EDF, dont on reparlera plus loin. Une anecdote curieuse : un revendeur parisien à l’oreille aiguisée avait constaté que, sur une rampe d’alimentation, certaines prises secteur étaient meilleures que leurs voisines…

- le problème du rodage, d’ailleurs sensible avec les électroniques et les enceintes. Après une mise en service, au fur et à mesure du fonctionnement, les sources de rayonnement MDI s’amortissent et la perturbation globale diminue.

Là aussi, les mesures ne montrent rien…

Nous pensions à l’époque que les MDI agissaient sur le signal audio basse fréquence. Normalement, les signaux très haute fréquence ne devraient pas agir sur le signal BF, mais ces signaux HF sont eux-mêmes modulés par le secteur, les vibrations et autres signaux acoustiques basse fréquence, et donc comportent des composants capables d’interférer avec le signal audio.

L’absence de perturbation détectée expérimentalement dans les mesures avec les signaux audio limita en fait l’impact des MDI à l’hypothèse d’une simple modulation du bruit de fond, difficile à détecter. Cette hypothèse n’a pas été infirmée, mais on pense plutôt maintenant que l’action des MDI se traduit par des perturbations du réseau ionostatique, modèle plus récent que l’on examinera dans la suite. On aboutit à ce résultat paradoxal que les MDI, qui devaient être le loup dans la bergerie audio, n’ont pratiquement aucune action sur le signal électrique ! Ce qui a d’ailleurs toujours été vérifié jusqu’à présent. En revanche, leur action directe sur l’air via les charges paraît hautement probable. On verra ça un peu plus loin…

 

 

Les biocâbles

 

 

Cette hypothèse des microdécharges d’interface a conduit à la conception de câbles intrinsèquement protégés contre les microdécharges se développant à l’interface conducteur-isolant en enveloppant le câble primaire constitué d’un fil à isolant mince, fil émaillé par exemple, d’une gaine contenant de l’eau légèrement salée pouvant absorber les ondes MDI émises par les microdécharges dans les isolants. Le conducteur isolé baigne donc dans du liquide semi-conducteur. L’expérience a montré que le sérum physiologique présentait des propriétés optimales, en dehors d’une disponibilité immédiate dans toutes les pharmacies ! Le Biocâble, suivant son nom déposé, est donc constitué d’un fil émaillé ou isolé Téflon dans une gaine Téflon ou PVC, l’espace entre les isolants étant rempli de sérum. L’étanchéité est facilement réalisée en extrémité par des tronçons de tube isolant et de l’Araldite.

Un problème subsistait cependant : rien n’empêchait une propagation de MDI à la surface externe de la gaine ; un traitement de celle-là se révéla favorable. A noter qu’une réalisation industrielle est en cours en Allemagne, en particulier pour des câbles de mesure à haute immunité au bruit. Nul n’est prophète en son pays ! Cette étude sur les Biocâbles a eu le soutien d’EDF, qui s’est intéressée aux premières applications des MDI dans la mesure où elles auraient pu améliorer la qualité de la fourniture par une réduction des parasites. Un labo fut dédié à cette étude, à Clamart, Direction des Etudes et Recherches, à partir de 1996. Après trois déménagements successifs, il subsiste toujours, sous la forme d’une chaîne de démonstration avec Ionostat, au Laboratoire de Cognition (LCD) dépendant de Saadi Lahlou (bât K1)

 

 

Le champ magnétoélectrique

 

 

En ce qui concernait la propagation des MDI le long des conducteurs, l’une des hypothèses qui se révéla parmi les plus fructueuses était que les molécules polaires absorbées à la surface des câbles se mettaient à osciller sous l’effet des MDI, phénomène combattu dans les Biocâbles. Ces oscillations se transmettaient ensuite de proche en proche le long du câble. On verra dans la suite que ce n’était que la partie émergée de l’iceberg…

Pour freiner cette propagation sur les conducteurs, l’une des solutions envisagées a été l’application d’une combinaison de champs électrique et magnétique sur la surface du câble.

 

 

 

Dans notre esprit, le champ électrique devait « tendre » les dipôles alors que le champ magnétique devait en favoriser la dissipation d’énergie. Les résultats, surtout sur les câbles secteur, se sont révèles excellents, ce qui n’entraînait pas automatiquement la validité des hypothèses ! Cette combinaison de champs électrique et magnétique, perpendiculaires à l’origine, puis colinéaires conventionnellement opposés est appelé « champ magnétoélectrique ». Elle sera souvent évoquée dans la suite de cet article et reste à la base du Ionostat.

Sous sa forme la plus classique, on faisait passer le câble à protéger dans une suite de grilles polarisées électriquement à l’aide de piles et munies d’aimants, les « filtres à plaques » que l’on appelait familièrement entre nous « cages à poules » (voir photos 1 & 2).

Néanmoins, il est rapidement apparu que Biocâbles et filtres à plaques ne résolvaient pas tous les problèmes, et les chaînes qui en étaient munies ne devenaient pas automatiquement divines ! A priori, toujours dans l’hypothèse MDI, ce n’était pas surprenant :

- d’une part, les MDI émises sur les câbles pouvaient s’introduire dans les électroniques;

- d’autre part, tous les montages électroniques et haut-parleurs sont à base de composants reliés par des conducteurs isolés qui peuvent également être le siège ou vecteurs de MDI.

 

 

MDI et électroniques

 

 

A la suite de la mise au point des Biocâbles, il a donc fallu protéger aussi les électroniques et plus précisément les amplificateurs contre les MDI : choix des condensateurs, préférence aux condensateurs au polypropylène ou au polystyrène, suppression au maximum des condensateurs de liaison, pose de résistances bobinées RB59 émaillées de faible valeur en série avec les condensateurs et au niveau de l’alimentation. Il est intéressant de signaler que certains constructeurs ont trouvé une parade en introduisant un étage à tubes en sotie des sources, tuner ou CD par exemple, ou même en entrée des amplificateurs.

A ce stade de l’étude, la protection la plus évidente contre les MDI consistait surtout à recouvrir les surfaces d’enduits semi-conducteurs propres à absorber les hautes fréquences, dont celles générées par les MDI. De nombreux produits furent essayés, du graphite en couche mince (René Pichon-Martin) aux enduits acryliques incorporant des polymères conducteurs (Baytron de Bayer). De bons résultats furent notamment obtenus en réalisant des couvre-CD avec cette technique (Pierre Fontaine), une version étant commercialisée par YBA pour ses propres CD. Avec cet arsenal de protections, les résultats sont extrêmement spectaculaires, puisqu’un prototype d’ampli parfait aux mesures mais typé et dur à l’écoute que nous avions réalisé (le 10 W) se trouva transfiguré, subjectivement, sans par ailleurs que les mesures en soient sensiblement modifiées…

Cette lutte contre les MDI et plus généralement les parasites haute fréquence est maintenant communément admise chez les concepteurs des électroniques, qui ont d’ailleurs leurs propres méthodes. Et ce, bien que les mesures ne témoignent toujours pas d’une amélioration corrélative ! S’il y a un point dont on est sûr, c’est bien celui-là : si jamais une des majors de la haute-fidélité, de Phillips à Sony, trouvait une amélioration spectaculaire et mesurable, elle ne manquerait pas d’en inonder ses publicités. Mais, tel sœur Anne, on ne voit rien venir ! A l’aube de l’an 2000, la théorie des MDI avait donc donné de bons résultats pratiques en matière de câbles et d’électroniques, malgré une tragique absence de mesures…

Restaient les haut-parleurs. Gros morceau !

 

photos 1 & 2

 

 

MDI et haut-parleurs

 

 

Paradoxalement, nous avions jugé le problème plus simple et moins urgent puisque, après tout, un haut-parleur électrodynamique classique n’est constitué que d’un fil bobiné parcouru par un courant, plongé dans un champ magnétique et entraînant une membrane suivant les forces de Laplace. De plus, les enceintes acoustiques ne suivent pas absolument la loi de non-corrélation entre les mesures et l’écoute, une enceinte excellente aux mesures ayant généralement peu de chances d’être mauvaise à l’écoute. En général…

Par ailleurs, on n’a pas suffisamment conscience d’un fait fondamental : dans 99% des écoutes domestiques, les enceintes sont très peu sollicitées, et les puissances moyennes sont de quelques centaines de milliwatt, les valeurs crête dans de grandes pièces ne dépassent pas 5W ; le moindre oscilloscope le montre à l’évidence… Seules les très grosses installations où l’on recherche des niveaux symphoniques réels et les installations de sonorisation nécessitent des puissances réellement élevées, dépassant la centaine de watts. Et aux niveaux où les enceintes sont sollicitées habituellement ; leurs caractéristiques sont excellentes, avec des distorsions très faibles. Contrairement à ce que l’on croit communément, l’enceinte acoustique est donc loin d’être le maillon faible que l’on incrimine traditionnellement. L’expérience montrera dans la suite qu’en utilisant le Ionostat, deux enceintes différent entre elles comme peuvent différer deux pianos de facture différente, la sensation de distorsion qui apparaît dés qu’on pousse un peu le niveau disparaissant sur chacune des enceintes. Là aussi, le phénomène prépondérant est l’action de l’enceinte vis-à-vis du réseau ionostatique, encore largement méconnu.

Au départ, nous supposions que le parasitage MDI agissait uniquement au niveau de la bobine, sans action directe sur la membrane, mais avec renvoi sur les circuits de contre-réaction de l’amplificateur.

 

 

Champ magnétique et haut-parleurs

 

 

C’est alors que Pascal Tantin, qui collaborait occasionnellement au laboratoire EDF-hi-fi de Clamart sur les recherches MDI, proposa de soumettre la membrane à un champ magnétique, comme pour un vulgaire câble.

La chaîne expérimentale était alors constituée d’un lecteur Phillips CD723 traité, le chouchou des audiophiles, d’un ampli de 2 x 10 W protégé contre les MDI et la distorsion thermique et de deux HP large bande Mitsubishi P610 de 16 cm sur baffles plans, également des favoris des audiophiles. Deux aimants ferrite furent donc installés à tout hasard de part et d’autre de la membrane, de sorte que celle-ci soit balayée tangentiellement par un flux nord-sud.

Alors qu’on ne s’attendait, sourires entendus à l’appui, à rien d’audible, il fallut immédiatement reconnaître, à notre grande surprise, qu’ « il se passait quelque chose » : gain en dynamique et en fluidité essentiellement. La première conclusion fut la suivante : les MDI sous forme d’onde HF associée migrent sur la membrane et perturbent le couplage membrane-air. Acceptable alors. En fait, elles agissaient directement sur l’air, mais on ne le comprendrait que beaucoup plus tard, l’air étant alors définitivement classé comme « fluide acoustique parfait », politiquement correct…

Le champ magnétique, en absorbant une partie de l’énergie de l’onde MDI, améliorait en conséquence le couplage membrane-air. C’était raisonnable… Pour vérifier cette hypothèse, on ajouta devant la membrane un champ électrique sous forme d’une grille polarisée à quelques dizaines de volts par rapport au saladier, avec là aussi un gain évident. En déplaçant cette grille devant le haut-parleur, on se rendit compte qu’il existait plusieurs optimums, dont un à 78 mm environ de la membrane. Cette longueur allait jouer un rôle important dans la suite, et notamment dans la genèse du Ionostat. Ce dispositif fut appliqué plus tard au CD723 qu’on avait l’habitude de faire fonctionner sans capot, le genre de torture que les audiophiles bien intentionnés font subir à cette brave petite bête, hélas ! arrêtée de fabrication. En installant des aimants dans le plan du disque et une grille à 78 mm au-dessus, polarisée à une soixantaine de volts par rapport au châssis du lecteur le fameux champ magnétoélectrique, on a obtenu immédiatement une lecture beaucoup plus « analogique » dans le bon sens du terme.

 

 

L’affaire du Triskell

 

 

Lors de discussions sur les problèmes de hi-fi et les problèmes du piano avec un accordeur de nos amis, ce dernier nous signala qu’une amélioration sensible des pianos pouvait être obtenue avec un « Triskell ». Cet accordeur, M.T., n’est pas un accordeur lambda mais améliore les instruments d’artistes internationaux et est parfaitement capable de refaire un piano de A à Z.

Le Triskell est un moulage en pierre reconstituée quartztique d’une figure celtique à trois lobes, de 30 cm de diamètre environ. Elle se trouve facilement sur Internet et, en dehors d’influences au niveau du bien-être ou autres ( ?), est recommandée pour l’amélioration des instruments de musique en général. A ce titre de démonstration, notre accordeur installa leTriskell juste sous la table d’harmonie d’un grand Steinway de concert. Le résultat, sans être spectaculaire, était dirons-nous perceptible, avec une meilleure sensation harmonique. Notre ami nous confia qu’un Triskell cassé fonctionnait presque aussi bien !

Lors d’une visite qu’il fit ensuite à Clamart, au labo, avec son Triskell, nous avons fait un essai positif au niveau des enceintes, mais également en faisant quelques tours à un cordon secteur autour du Triskell. Dans notre recherche de rationnel, nous avons alors émis l’hypothèse que c’était le matériau du Triskell qui importait et qui, en quelque sorte, « mangeait » les MDI. Un essai complémentaire en faisant passer le câble dans du sable de quartz, qu’on supposa un composant principal de l’objet, montra qu’un effet semblable pouvait effectivement être obtenu. Ce résultat conduisit à une nouvelle méthode de protection des câbles sous forme d’une couche de sable de quartz collée à la surface isolante. Cette méthode serait ultérieurement étendue à la surface des membranes de haut-parleurs, sous réserve d’utiliser du quartz très fin (0,2mm) en couche très mince.

Quoi qu’il en soit, deux faits importants étaient à retenir :

- le quartz présentait des propriétés anti-MDI intéressantes;

- il y avait un problème dans le « volume » de l’air proche et non seulement en surface, mais cette conclusion n’allait pas être immédiate…

 

 

La révolution des barres

 

 

A l’automne 2003, on disposait d’une théorie cohérente, les MDI, et d’une batterie de protections relativement efficaces pour les câbles, les CD, les électroniques et même les haut-parleurs, à base d’absorbants HF, de quartz, et de champs magnétoélectriques.

C’est alors que parut sur Internet, dans le forum haute_fidélité.com, une intervention qui nous rendit perplexes. L’internaute M.B., connu pour la qualité de son installation et la finesse de son écoute, avait expérimenté un dispositif distribué (et installé) par Sicomin (Gérard Mezzadourian) sous forme de barres en céramique (les barres « Isis » et « Ramsès ») installées devant les enceintes, l’une en sous-sol, concurremment avec une réorientation des enceintes vis-à-vis du champ magnétique terrestre.

Passons les détails.

Suivant les auditeurs et selon M.B. lui-même, la chaîne, déjà bonne à l’origine, avait été sensiblement améliorée dans le sens du naturel et de la fluidité.

Quoi qu’on puisse penser des procédés employés, quelque peu éloignés de la physique orthodoxe quant à leur interprétation, cette expérience semblait montrer qu’un problème purement acoustique existait en dehors de la chaîne et que le milieu de transmission acoustique, l’air atmosphérique, n’était pas aussi parfait qu’on aurait pu le croire ! Combiné à l’affaire Triskell/quartz, le doute commençait à germer…

La première idée qui nous apparut était que les MDI ne se limitaient pas aux surfaces (surfaces des câbles, des électroniques, surfaces des membranes) mais étaient capables de perturber les molécules polarisées (ou polarisables) de l’air, dans tout le volume de la pièce.

C’était une hypothèse osée, car aucun ouvrage d’acoustique classique ne mentionnait rien de tel… Et pourtant, si une petite barre en céramique inerte pouvait affecter l’acoustique d’une pièce, il fallait reconnaître que c’était admissible bien qu’invraisemblable, l’impossible étant exclu, suivant la formule de Sherlock Holmes… Or, dans la théorie des MDI, nous supposions bien des décharges aux interfaces conducteur-isolant et isolant-air rayonnaient, mais dans un volume restreint. Par ailleurs, nous savions lutter contre ces MDI en utilisant des aimants et des grilles portées à des potentiels : le champ magnétoélectrique… Il était intéressant de vérifier si de tels dispositifs étaient également capables d’agir « à distance » comme ils le faisaient sur un câble en contact. Après tout, une simple barre semblait le faire !

 

 

 

Pour vérifier cette hypothèse, nous avons réalisé, fin 2003, ce qui allait être le premier prototype du futur Ionostat : deux aimants néodyme espacés de 78 mm, une grille intermédiaire et deux jeux de piles de 36 V entre aimant-grille et grille-aimant. Ce dispositif simple installé par curiosité entre les deux enceintes d’une microchaîne montrait sans ambiguïté « qu’il se passait quelque chose », en particulier une dynamique améliorée et la possibilité d’augmenter le volume sans que la distorsion surgisse rapidement, comme c’est souvent le cas. L’aération était globalement meilleure.

Il y a eu de nombreuses étapes entre ce prototype primitif et le Ionostat définitif, la progression étant faite « à l’écoute ».

Résumons :

- utilisation de grilles de grande dimension (250 x 500mm), plus efficaces;

- détermination de deux espaces principaux entre grilles, 32 et 78 mm;

- champ magnétique optimisé à base d’aimants ferrite, puis d’aimants néodyme-fer-bore (Nd-Fe-Bo) beaucoup plus puissants,

- optimisation de la polarisation (60 V pour l’espace à 78 mm, 21 V pour l’espace à 32 mm) ; sensible à quelques volt près;

- remplacement de l’ensemble des grilles par un ensemble plaque P-grille G1 à 32 mm-grille G2 à 78 mm de G1;

- installation de lignes en quart d’onde de 32 MM entre P et G1, de 78 MM entre G1 et G2, fermées sur condensateurs et permettant des résonances pointues.

Rappelons au lecteur ce qu’est une ligne « quart d’onde » : il s’agit de deux conducteurs parallèles distants de 2 à 3 cm, constitués de fil de cuivre argenté de diamètre de 1,5 à 2 mm et sur lesquels se déplace un curseur opérant un court-circuit local. Une telle ligne quart d’onde présente ce qu’on appelle des ondes stationnaires, avec un ventre de tension à l’origine et un nœud de tension au niveau du court-circuit, et l’inverse pour les courants. Pour les hautes fréquences, on réalise ainsi un résonateur quasi parfait. Sans entrer dans les détails, ces lignes avaient déjà été utilisées sur des câbles, entre âme et écran, avec succès, et également en entrée et en sortie d’ampli. Un réglage commode peut être fait sur les sifflantes de certaines voix :

- répartition des aimants suivant un cercle de 78 mm de rayon, délimitant une surface circulaire émettrice sur G2;

- installation de trois lignes quart d’onde spécialement au centre des grilles G1-G2 : 32 mm, 47,5 mm, 78 mm;

- incurvation des parties latérales des grilles vers la plaque pour faciliter la refermeture du champ magnétique des aimants;

- ajout devant G2 et au centre de trois antennes constituées de trois disques cuivre soigneusement polis, concentriques, de rayons 32, 47,5, 78 mm, facilitant l’émission électromagnétique des antennes;

- installation de cinq tasseaux bois largeur 20 mm espacés de 32 mm dans l’espace P-G1, et suppression du quart d’onde de 32 mm dans cet espace;

- isolation de l’ensemble constitué par la branche de quart d’onde connectée aux antennes-disques de G2, ce qui permet de remplacer les capacités de court-circuit de 68pF par de vrais court-circuits, sans vider les piles de polarisation de 60 et 12 V;

- pose sur G1 de deux rectangles de mousse absorbante HF dissipant les rayonnements dans les zones de retour du flux magnétique.

Toutes ces modifications ont été faites en fonction d’essais et d’écoutes pas toujours positifs, et de notre lente progression de la compréhension des phénomènes, car ceux-ci ne sont pas simples !

 

 

 

 

Le modèle de départ

 

 

L’hypothèse fondamentale est que l’air contient des molécules non neutre : soit des molécules chargées ou ions, soit des molécules polaires telles que l’oxygène O2 ou l’eau H2O sous forme gazeuse, soit encore polarisables sous l’action d’un champ électrique tel que celui d’ondes électromagnétiques.

Ces molécules subissent en permanence des chocs de molécules voisines par suite de l’agitation thermique : c’est le mouvement brownien, avec un nombre de chocs par seconde de l’ordre de 10^11 aux températures habituelles. On verra dans la suite comment ce modèle a pu être affiné avec l’acquisition de connaissances sur les ions. Sous l’effet de ces chocs, les molécules émettent des ondes électromagnétiques dans une bande très étendue, de 0,1 à 10 GHz pour fixer les idées, correspondant aux bandes SHF de la nomenclature radio internationale. La « neige » sur un écran de télévision en dehors d’une émission illustre ce phénomène.

Or, on est alors obligé d’admettre que ces molécules présentent à certaines fréquences des anomalies de comportement en choc mécanique, c’est-à-dire qu’elles ne transmettent plus correctement les ondes acoustiques. C’est finalement la seule hypothèse physiquement fondamentale nécessaire à notre théorie.

Le fonctionnement du Ionostat s’expliquerait alors à partir des hypothèses suivantes :

- à l’aide des circuits résonnants constitués de grilles parallèles reliées à des lignes quart d’onde, on isole et on amplifie certaines fréquences du spectre initial des molécules en cause. Les champs électrique et magnétique, alignés et en opposition (champ magnétoélectrique), combinés avec les chocs thermiques entre molécules, vont créer des mouvements moléculaires d’oscillation et de rotation correspondant à l’émission d’ondes électromagnétiques;

- les lignes quart d’onde entre les deux grilles G1 et G2 étant réglées sur 32 mm, 47,5 mm et 78 mm, les fréquences correspondantes de ces ondes sont respectivement de 2,34 GHz, 1,58Ghzet 0,96 GHz.

- ces fréquences sont réémises par les antennes concentriques de la grille frontale G2 et vont exciter les molécules fautives qui vont résonner sur ces trois fréquences préférentielles. Il faut supposer, puisqu’on le vérifie, que ces fréquences réémises ne perturbent pas la transmission acoustique par les ions qui seront excités désormais préférentiellement sur ces fréquences. Dans l’état actuel de nos connaissances, il est difficile de proposer d’autres explications, à moins de faire intervenir des phénomènes non reconnus par la science officielle ! Et Dieu sait si certains sont à l’affût…

Nous allons voir maintenant comment ce modèle qualitatif a pu être affiné en fonction de meilleures connaissances sur les ions.

 

 

Le modèle, image de la réalité ?

 

 

L’air, support de la propagation du son, est essentiellement composé d’azote (78,08%), d’oxygène (20,95%) et d’argon (0,93%).Il faut y ajouter des éléments variables comme le gaz carbonique (0,03%) et la vapeur d’eau, celle-ci en quantité extrêmement variable, comme on le sait.

En considérant ce gaz comme « parfait » suivant la définition des physiciens, un volume de 22,414 litres contient Na molécules de gaz, Na étant le nombre d’Avogadro = 6,022 10^23. Donc 1 cm3 de gaz va contenir environ 2,7 10^19 molécules. Pour nos sens, c’est un milieu quasi continu…

L’air contient également un grand nombre de particules d’origine biologique ou minérale, environ 50 000 par cm3 dont 30 000 particules de silice (SiO2), surtout en milieu urbain. Pour les particules chargées qui nous concernent plus spécialement, on en compte 10 000/cm3 en moyenne, ce qui peut paraître comme totalement négligeable vis-à-vis des molécules neutres, et pourtant… On distingue :

- les ions « légers » où un noyau d’hydrogène H+ s’accroche à une molécule d’eau H2O pour former l’ion oxonium H30+. D’autres molécules d’eau viennent s’y ajouter pour former des hydrates (H3O+)nH2O, n étant voisin de 10. Le mécanisme pour les ions négatifs est le même en partant d’un électron.

- les ions lourds constitués par des associations de 1000 à 2000 des molécules précédentes, découverts par Paul Langevin en 1905, et qui présentent en fait la majorité des ions existant dans l’air. On compte 200 à 500 paires d’ions légers pour 10 000 paires d’ions lourds Langevin. Les ions légers ont une durée de vie voisine d’une minute, et d’une heure pour les ions lourds. Il y a donc environ 2,8 ions qui naissent et disparaissent par seconde et par cm3 d’air. Ces ions sont formés en permanence par des phénomènes allant de la radioactivité naturelle au rayonnement solaire ou cosmique et en passant par les phénomènes électrostatiques de l’atmosphère ou de l’activité humaine, industrie chimique comprise.

Cette mise en accusation de la molécule d’eau (Gérard Noël de la société OSH la signalait dès 1986), même si c’est en fait sous la forme d’un ion lourd particulier, est classique. On a une confirmation indirecte de l’existence de cet ion lorsqu’il se colle sur des surfaces, par le fait que le séchage à l’air chaud d’un sèche-cheveux des CD ou des membranes de haut-parleurs donne des résultats appréciables et souvent très positifs, probablement par division de ces ions lourds absorbés.

Pour en revenir à la haute-fidélité, l’élément perturbateur de la transmission acoustique serait donc cet « ion lourd Langevin », de diamètre de 0,1 à 0,2 nanomètre et présentant une charge électrique égale à plusieurs charges élémentaires, la charge de l’électron, égale à 1,6 10^-19 coulomb. Sa masse moléculaire serait équivalente à environ 10000 fois la masse de l’atome d’oxygène O, soit 8 protons, 8 neutrons et 8 électrons, ou 2,68 10^-26KG.

Pour fixer les idées, chaque cube d’air de 0,46 mm de côté en contiendrait un, en moyenne.

Une telle hypothèse implique une variation dans le rendu musical des chaînes en fonction de la densité de ces molécules, dont rien n’indique qu’il soit constant ; c’est bien ce qui est constaté : « un jour, ça marche, un jour, ça ne marche pas » est la complainte de l’audiophile… Sans entrer dans les calculs, on montre que des oscillations électromagnétiques internes de cet ion pourraient conduire à des fréquences voisines de 1,3 GHz qui sont tout à fait compatibles avec celles mises en jeu dans le Ionostat.

A noter que les fréquences d’oscillation des molécules atmosphériques simples bi ou triatomiques sont très au-delà des 10 GHz : la molécule « simple » H2O n’est pas directement en cause.

Comment se passerait alors la perturbation sonore via ces ions ? Plusieurs hypothèses sont nécessaires.

Une première hypothèse est que seules des molécules incidentes chargées ou polaires comme l’oxygène O2 peuvent être impliquées, les particules neutres comme l’azote N2 n’interférant pas avec les ions. Acceptable. Quatre-vingts pour cent du son transmis par l’azote N2 restent irréprochables. Heureusement ! Une deuxième hypothèse est que les gros ions n’offrent pas des caractéristiques d’élasticité parfaite en chocs acoustiques, et peuvent par exemple présenter des rebonds ou des retards anormaux. En l’absence de Ionostat, les fronts d’onde acoustique vont donc se trouver perturbés, leurs surfaces d’onde présentant des irrégularités, fonction d’ailleurs de la densité locale de ces gros ions. (Figure 5)

 

 

 

Comment agit le Ionostat pour corriger le tir ?

Les gros ions ; lors de leur formation à partir des ions légers ou de leur disparition, à l’intérieur de l’appareil, génèrent des ondes électromagnétiques de fréquences caractéristiques autour du gigahertz.

Le volume actif du Ionostat est d’environ 2500 cm3. Comme chaque cm3 est le siège de 5,6 créations/disparitions d’ions lourds par seconde et cm3 en moyenne, on a donc environ 14000 émissions d’impulsions électromagnétiques par seconde. Ce sont ces ondes qui activent le Ionostat : elles sont captées par ses grilles et sélectionnées par ses lignes quart d’onde. Les trois fréquences isolées sont ensuite réémises par les antennes frontales et vont faciliter la cassure des gros ions existant dans le volume d’écoute, « libérant » ainsi la transmission acoustique.

Cette conclusion est facilement vérifiée : un Ionostat volontairement déréglé au niveau de ses lignes quart d ‘onde, donc avec des fréquences incorrectes, a un impact défavorable sur le rendu sonore de la chaîne.

Cette théorie est validée par le fait que, si l’installation d’un Ionostat est audible presque immédiatement, il faut plusieurs minutes après son enlèvement pour que la musicalité se dégrade, comme si la reconstitution des ions lourds n’était pas instantanée.

Une constatation va dans le sens de l’existence de ces gros ions : de nombreux audiophiles avaient constaté qu’une pulvérisation très fine d’eau par brumisateur ou pulvérisateur améliorait sensiblement l’acoustique du local d’écoute. L’effet est quasi instantané. Si l’on admet une capture des gros ions par les gouttelettes d’eau, suivie de la neutralisation des charges correspondantes, on confirme implicitement l’existence de ces ions lourds.

Il est évident que tous les dispositifs amenant une cassure des ions ou une élimination de leurs charges seront favorables : ionisateurs, brumisateurs, apport local d’oxygène, lampes spéciales, éventuellement certains types d’ultrasons, côté ultrasons, par exemple, il ne serait pas invraisemblable que certains super tweeters n’expliquent leur intérêt que par ce mécanisme ! A ce stade, une réaction est immédiate : « Asséchons l’air de la pièce d’écoute et supprimons ces gros ions ! » Mais éliminer une molécule parmi 2,7 10^15 est difficile, d’une part, et, d’autre part, les auditeurs produisent en permanence de la vapeur d’eau, matière première des gros ions…D’ici à dire que l’auteur est sur le point faible de la chaîne…Mais il faut faire avec !


En ce qui concerne la vérification de l’hypothèse sur la perturbation par les ions lourds de la transmission acoustique via l’oxygène, il est possible d’envisager une écoute dans un local ne contenant que de l’azote, ce qui suppose une alimentation individuelle des auditeurs en air. Compte tenu du risque, cette proposition ne dépassera pas le seuil de l’expérience de pensée. Néanmoins, une expérience proche a déjà été faite : les participants à des écoutes musicales à partir d’hydrophones en piscine ont toujours signalé une qualité acoustique exceptionnelle et inhabituelle, visiblement surpris par rapport aux écoutes classiques. A rapprocher également, la supériorité reconnue des écoutes au casque : moins de gros ions…

Si cette conclusion avait été envisagée comme hypothèse au début de l’étude, on se demande bien si un responsable sensé aurait eu l’audace de dégager des crédits pour la vérifier ! Et c’est après avoir éliminé pas à pas toutes les autres hypothèses qu’il a bien fallu se rendre à l’évidence : l’air n’est pas, du point de vue acoustique, le milieu homogène et continu que l’on avait admis. Après tout, est-ce si grave ? Seuls quelques audiophiles perpétuellement insatisfaits en souffrent : pas de quoi risquer un refus pour une demande de crédit de recherche sur un sujet aussi peu conforme !

 

 

Chercheurs : à l’aide !

 

 

De toute manière, compte tenu des résultats incontestables obtenus avec le Ionostat, il est urgent que des physiciens en acoustique et en physique moléculaire se penchent sur le problème, sans abandonner la place aux gourous des forces cosmotelluriques…

La théorie des MDI, d’une façon générale, a toujours été bien accueillie par les chercheurs, qui reconnaissent qu’effectivement, s’il n’y a pas de corrélation entre les mesures et l’écoute, il doit exister un chaînon manquant X dans la théorie. Mais ils sont actuellement souvent plus occupés à chercher des crédits que l’inconnue X…

Elle a été également accueillie chaleureusement par les professionnels de la hi-fi, troublés en permanence de voir les résultats fuir la théorie, malgré d’importants investissements !


Quant au Ionostat, ses essais lors d’écoutes par des professionnels ou amateurs éclairés ont été plus que satisfaisants : concluants ! Et pourtant, les conditions étaient toujours différentes quant aux chaînes et aux locaux d’écoute, avec des niveaux de prix compris entre 1000 et 150 000 euros environ.


Le Ionostat évite-t-il les autres accessoires audiophiles, du genre filtre secteur ou câbles spéciaux ? Vu le caractère récent du dispositif, il est tôt pour le dire. Sur notre installation, il a été possible, par exemple, de supprimer le champ magnétoélectrique devant les haut-parleurs et les câbles secteur quartzés à quart d’onde. Attendons les avis ! Le Ionostat est un des premiers appareils visant à corriger le comportement acoustique de l’air. Il ne fait aucun doute que d’autres appareils ou dispositifs encore plus efficaces ne puissent prendre le relais, une fois le problème bien identifié. Nous pensons par exemple à un émetteur radio calé sur les « bonnes » fréquences et qui provoquerait l’éclatement rapide de gros ions Langevin mis en cause dans le phénomène. L’avantage du Ionostat est de ne pas nécessiter de puissance électrique autre que l’air : dommage pour EDF !

 

 

Tout sur le Ionostat

 

 

 

Description du Ionostat

 

 

Le Ionostat est principalement composé d’une plaque P et de deux grilles G1 etG2 (comme un tube !) montées parallèlement et posées sur leur plus grand côté :

- la plaque P est une feuille d’acier doux de 500 x 250 mm, de 1,5 à 2 mm d’épaisseur. Elle comporte cinq tasseaux en bois non résineux d’épaisseur de 20 mm espacés de 32 mm et collés verticalement sur la face 250 x 20 mm. Elle comprend deux rangées de trois aimants NdFeBo de 56 x 13 x 6 mm dans les deux espaces centraux et un seul aimant identique dans chaque espace latéral, les aimants étant collés sur leur face sud;

- la grille G1 fixée par entretoises isolantes à 32 mm de P comporte au centre, côté P, deux aimants verticaux espacés de 32 mm et, côté G2, deux autres aimants accolés aux précédents, plus une couronne de six aimants sur un rayon de 80 mm environ;

- la grille G2 fixée par entretoises isolantes à 90 mm de G1 (90mm moins deux fois l’épaisseur de 6 mm d’un aimant = 78 mm) comporte au centre, côté G1, deux aimants verticaux espacés de 32 mm plus une couronne de six aimants sont doublés sur l’avant par huit aimants identiques accolés.

- entre G1 et G2 sont fixées trois lignes quart d’onde munies de straps de court-circuit déplaçables, réglés à l’origine à 32 mm, 47,5 mm et 78 mm. Les trois branches côté G1 sont réunies ensemble et raccordées au centre de G1, avec une antenne collectrice circulaire en cuivre finement poli, d’épaisseur 0,3 mm et de rayon 78 mm. Les trois branches côté G2 sont réunies ensemble à une tige filetée passant au centre de G2 par deux rondelles Téflon serrées par écrous/rondelles sur G2, la tige passant au milieu d’une maille de la grille G2 sans contact avec elle. Sur cette tige sont vissées sur l’avant un ensemble de trois antennes-disques (cuivre de 0,3 mm finement poli) de rayons successivement 78 mm, 47,5 mm et 32 mm, séparées par deux empilements de quatre rondelles laiton. L’argenture des disques serait certainement très favorable.

La polarisation est assurée :

- entre P et G1, par une pile de 12 V et une pile de 9 V en série, la tension étant appliquée par des résistances de 1 mégohm avec le + sur G1 ;
- entre G1 et G2, par 5 piles de 12 V en série et des résistances de 1 mégohm avec le + sur G2.

Une résistance élevée de 100 mégohms environ installée entre G1 et G2, pour éviter l’accumulation de charges statiques.
Les aimants ont tous leur face nord tournée vers l’avant : c’est le pôle sud de la boussole qui s’y dirige.

Conditions d’installation du Ionostat

Celles-ci sont très peu critiques. Dans la majorité des installations, il pourra être installé entre les enceintes, au niveau des haut-parleurs et dans leur plan. On pourra chercher un optimum en l’avançant ou en le reculant légèrement.

Dans les cas où cet espace est indisponible, il suffira d’installer le Ionostat de manière qu’il vise la zone d’écoute. Quelques essais faits dans une même pièce avec deux Ionostats n’ont pas été concluants, comme s’ils se contrariaient. Il est en effet difficile d’avoir un réglage rigoureusement identique avec deux prototypes de fabrication manuelle et il est possible que l’on fasse naître des interférences défavorables.

En revanche, des essais dans de grandes salles dépassant les 100 m2 ont été satisfaisants avec un seul appareil.

Un détail à respecter : il faut poser le Ionostat sur une surface très isolante, comme une plaque de Plexiglas, de verre ou , mieux, de Téflon. De plus, une mise à la terre locale sur la grille intermédiaire par au moins 47 mégohms peut se révéler positive.

 

 

Applications du Ionostat aux instruments de musique

 

 

Comme le Ionostat agit principalement sur l’air indépendamment de la chaîne, il fallait s’attendre à ce qu’il présente aussi une certaine efficacité sur des instruments de musique. L’essai a été fait avec plusieurs pianos, dont un Steinway de concert et un demi-queue Feurich. Le Ionostat est simplement disposé au-dessus des étouffoirs, derrière le porte-partitions supposé ajouré. Comme avec les chaînes, le rendu des instruments est globalement amélioré, tant dans les impacts que dans la décroissance des notes et l’organisation harmonique du message. L’effet sur un violon d’étude à été identique, avec une lisibilité accrue sur tous les plans.

Pourtant, dans tous ces cas, on ne peut plus incriminer les MDI de la chaîne ! Restent les charges électriques collées en surface des organes émissifs, cordes et table d’harmonie, sans parler de l’excitation des molécules par les champs électrique du secteur et électromagnétique des émissions radio, qui perturbent le réseau ionostatique, que l’on verra bientôt.

Ces idées ne sont pas inintéressantes vis-à-vis du problème de la sonorité de certains violons, Stradivarius inclus…

 

 

Les dispositifs commercialisés concurremment au Ionostat

 

 

On peut distinguer les dispositifs destinés à absorber les ondes parasites en contact ou à proximité immédiate des câbles et boîtiers, d’une part (en fait, les MDI), et les appareils traitant l’ambiance de la salle d ‘écoute, d’autre part.

Dans le premier cas, on peut citer :

- chez OSH, le module Music-pro, qui est un petit boîtier à coller au dos des enceintes ainsi qu’une spirale traitée à enrouler autour des câbles. On peut citer également la « mini-puce », qui est un boîtier absorbant les parasites secteur;
- la société américaine STR diffuse des boîtiers à placer à proximité immédiate des électroniques et enceintes, sous forme de supports dans ce dernier cas. Aucune explication réellement scientifique n’est fournie, sinon qu’ils sont « Magnetically Powered ».
- la société Shakti, également américaine, propose depuis plusieurs années déjà une plaque en alliage de strontium ( ?) à poser sur les électroniques et devant absorber les parasites émis;
- la société VPI fournit une « Magic Brick db-5 », qui a sensiblement le même rôle.

Dans le second cas, on a :

- chez Shakti, le « Hallograph Soundfield Optimizer » qui est une sorte d’antenne à trois éléments en bois, assez haute, genre porte-manteau, que l’on place par paires derrière les enceintes ;
- chez OSH , Synthoniseur, qui est une petite enceinte acoustique modifiée et traitée, censée atténuer le comportement parasite des molécules d’eau de la salle d’écoute ;
- chez Acoustic System, un résonateur mural constitué d’une coupelle posée sur un trépied. Apparemment, son fonctionnement est purement acoustique par création d’harmoniques supplémentaires dans le haut du spectre, une action sur le réseau ionostatique restant toujours possible. Appareil chroniqué dans le numéro de septembre de Diapason ;
- déjà citées, Sicomin distribue les barres « Isis » et « Ramsès », à disposer devant les enceintes, avec une orientation dépendant du champ magnétique terrestre, et qui ne devraient agir que sur le réseau ionostatique. Pour l’ensemble de ces dispositifs, bien que les explications fournies ne soient pas toujours orthodoxes et souvent issues de procédés radiesthésiques (que l’on se garde bien de citer !), on est obligé de reconnaître que l’ensemble de leurs concepteurs admettent l’existence de phénomènes non pris en compte par l’électroacoustique classique. Il n’y a pas de fumée sans feu !

Il existe un nombre astronomique de dispositifs intermédiaires disposés dans la chaîne audio : filtres secteur et cordons associés, câbles de tout poil (le euros/m est courant), supports de câbles ( !), supports antivibratoires, « démagnétiseurs » de CD, ce qui est paradoxal puisque le CD ne contient aucun composant magnétique et qu’aucun bit n’est perdu à la lecture, biseauteurs de CD, CD de « rodage » des chaînes (JMR), l’ensemble de ces dispositifs faisant l’objet de tests dans la presse spécialisée, rubrique « nouveautés-accessoires », avidement lue par les audiophiles en manque…

Remarquons en passant que, s’il fallu les mêmes artifices pour l’utilisation correcte des appareils de mesure, l’industrie électrique ne serait pas développée aussi vite !


Il reste à faire le lien entre les MDI et le Ionostat, compte tenu de ce que l’on suppose de son fonctionnement. Ce lien, c’est le réseau ionostatique

 

 

Le réseau ionostatique

 

 

 

Encore un modèle

 

 

A la lumière des résultats obtenus avec le Ionostat, nous avons affiné un modèle dont nous avions émis l’hypothèse auparavant, lors de l’utilisation du champ magnétoélectrique devant les HP, avec piles, grilles et aimants.

Ce modèle est celui du réseau ionostatique qui permet de saisir intuitivement la manière dont le milieu acoustique se trouve pollué par les MDI.

Rappelons qu’il s’agit ici d’un « modèle » relevant des techniques de l’ingénieur et non d’une description physique des phénomènes au sens du chercheur scientifique. Un modèle peut ne pas refléter la réalité , mais il doit répondre, au moins qualitativement, à des questions du genre : « Si je fais ceci, que vais-je observer ? » L’un des modèles favoris des premiers physiciens de l’électromagnétisme était l’éther déjà cité dont les vibrations permettaient la transmission des ondes électromagnétiques, comme l’air permet la transmission sonore. Ce concept, dont Maxwell était à l’origine ‘ce qu’on s’est empressé d’oublier, ça faisait tache…), a disparu avec la théorie de la relativité, mais, auparavant, il avait bien fait comprendre les phénomènes…

Le concept de réseau ionostatique permet de saisir comment agissent et se propagent les MDI, et également comment le Ionostat agit. Dans ce concept de réseau ionostatique, on considère que l’environnement est constitué de conducteurs et d’isolants, solides ou gazeux, l’air atmosphérique en l’occurrence, le vide étant à part (tubes électroniques).

Le réseau ionostatique proprement dit est constitué par les charges + et – existant dans les isolants et dans l’air, sans se poser de questions sur leur origine (bien qu’on l’aie fait précédemment !)

 

 

 

On admettra que la densité de charges est, en gros, proportionnelle à la densité du milieu. Elle reste très faible, de l’ordre de 10^-15 par rapport aux molécules neutres. Le réseau va être considérablement plus dense dans les isolants solides, en particulier ceux des composants. La densité de charges dans les isolants est environ mille fois plus forte que dans l’air.

Dans un petit volume, les charges s’équilibrent en moyenne, sinon les contraintes internes des matériaux seraient prohibitives, les forces de Coulomb entre charges proches étant très élevées. Ces charges sont attirées ou repoussées par leurs voisines suivant leur signe et la loi de Coulomb. Elles sont également soumises aux chocs des molécules voisines ou chocs thermiques du mouvement brownien.

Ce réseau va se trouver excité par toutes les perturbations d’origine :

- électrostatique : charges électriques diverses développées par frottement (triboélectricité), par radioactivité naturelle et rayons cosmiques, ainsi que l’électricité atmosphériques;
- électrique : parasites de fonctionnement des réseaux industriels;
- électromagnétique : rayonnements radio de toutes natures, portables;
- MDI : oscillations de charges liées des isolants, charges absorbées et charges internes;
- mécanique : surfaces vibrantes des HP et autres instruments de musiques et toutes surfaces vibrantes entraînant des charges liées.

Les perturbations à partir d’une zone limitée de ce réseau peuvent se propager :

- mécaniquement par variation de la force de Coulomb. On démontre que la vitesse de propagation dépend de la densité des charges mais reste voisine de la vitesse du son dans le matériau pour des densités raisonnables ;
- par ondes électromagnétiques de molécule à molécule, entre une molécule émettrice et une molécule réceptrice. La vitesse est alors voisine de la vitesse de la lumière, divisée par la racine de la constante diélectrique ou permittivité, proche de 2,3 pour les isolants usuels.

L’essentiel dans ce modèle est de comprendre que toute perturbation d’origine mécanique, acoustique, électrique ou électromagnétique va s’étendre automatiquement à l’ensemble du réseau.

Ce mécanisme explique la plupart des faits constatés :

- l’influence des changements de composants dans une électronique ;
- l’influence de la disposition des composants ceux-ci restant identiques ;
- le problème du CD en rotation qui entraîne une distorsion globale du réseau ;
- l’intérêt des tubes qui présentent un volume vide sans charges exempt de propagation ;
- l’influence des traitements de surface par des produits antistatiques ou certaines cires naturelles ;
- l’influence des ioniseurs ;
- l’effet curieux de l’amélioration de l’acoustique de la pièce d’écoute après le passage d’un aspirateur ;
- l’effet du brassage (lent) de l’air de la pièce, avec pulvérisation d’eau éventuelle ;
- la grande sensibilité des électroniques aux vibrations et donc à la qualité du support ;
- la rapidité d’action et l’efficacité du Ionostat, qui agit « en volume » et non « en surface ».

Dans un tel réseau, le rôle du Ionostat est clair : capture et isolation des trois fréquences propres des ions du réseau dans l’entourage du Ionostat et réémission à l’avant du Ionostat par les antennes circulaires. De proche en proche, très rapidement, l’ensemble du réseau va osciller sur ces trois fréquences préférentielles, sans dommage pour la propagation acoustique. L’autre hypothèse déjà formulée est que ces trois fréquences provoquent une cassure des gros ions. L’avenir tranchera !

Le concept de réseau ionostatique est donc fondamental car il explique pourquoi les mesures n’ont en pratique aucun rapport avec l’écoute au-dessus d’un seuil minimal de qualité. Tout se passe dans l’air, le signal électrique n‘est pas concerné !

Concrètement, prenons l’exemple d’un ampli dans lequel on va changer un composant, ampli opérationnel ou condensateur par exemple. La distorsion peut être sensiblement réduite, mais, si le réseau ionostatique interne de l’ampli opérationnel ou du condensateur est modifié ou excité de manière défavorable, il communiquera ce défaut au réseau général et le gain subjectif escompté sera nul ou carrément négatif.

Ce concept permet d’éclairer des constatations inexpliquées : Jean Hiraga avait remarqué, par exemple, que les transistors de sortie équivalents existant en deux versions : TO3 métallique etTO220 surmoulé plastique présentaient des différences sensibles côté musicalité, l’avantage revenant au TO3 ; il est évident que le réseau ionostatique d’un TO220 tout plastique est plus influent que le champ interne d’un TO3 très difficilement couplé au réseau général par suite de son boîtier métallique.

Dans le même ordre d’idées, Oehmichen, qui écrivait dans Le Haut-parleur, avait raconté l’anecdote suivante : ayant réalisé un petit ampli avec des composants de fond de tiroir sur un montage en l’air, il l’avait écouté machinalement et avait été tellement surpris par la qualité obtenue qu’il avait décidé de faire un montage définitif sur circuit imprimé avec des composants neufs. Il n’avait jamais pu retrouver le charme de son montage initial !

Il est certain que ce modèle donne une image correcte des phénomènes observés, mais il nécessite de nombreuses recherches complémentaires pour que l’on puisse parler de vraie théorie avec des résultats quantitatifs incontestables. Par exemple, il reste à faire le lien entre ce que l’on connaît des ions, ions légers, ions lourds Langevin, molécules polaires et ce modèle de réseau qui suppose en plus l’existence de charges liées internes aux composants mais capables d’interactions.

Et les mesures ?

C’est là où le bât blesse… A ce jour, aucune mesure n’a pu mettre en évidence les MDI, qui restent apparemment noyées dans les bruits ambiants.

Toutefois, la situation est critique, mais pas désespérée : extraire UN bruit de fond DU bruit de fond général est difficile, mais pas impossible quand on a quelques idées sur ce qu’on cherche. En tout cas, pour le moment , les mesures par antennes à l’oscilloscope ont montré des pics de type « bruit de fond » plus élevées en fonction de la position sur la chaîne. Sans plus… Les mesures qui ont été faites sur deux lecteurs de CD, au labo d’acoustique de Clamart, l’un traité et l’autre non, très différents à l’écoute, n’ont montré que des différences négligeables en sortie analogique.

Des essais faits au Laboratoire National d’Essais sur deux enceintes dont l’une était munie d’aimants et de grilles polarisées, également différentes à l’écoute, n’ont montré aucune différence en mesures classiques de distorsion en régime harmonique.

Il faut attendre beaucoup plus des mesures du champ acoustique/musical à partir de microphones, le microphone étant censé capter ce que l’oreille entend. Il est par exemple certain, vu l’unanimité concernant l’apport du Ionostat, que des mesures à partir de microphones doivent montrer des différences entre deux messages avec et sans Ionostat, mais elles n’ont pas pu être faites pour le moment.

Il est possible qu’en réalisant ; par exemple, des interférences acoustiques avec et sans Ionostat, on puisse « voir » quelque chose, si la perturbation des fronts d’onde est bien la cause du phénomène.

Par ailleurs, une vérification de l’hypothèse ionique par identification et comptage des gros ions ne relève pas d’une impossibilité expérimentale : Langevin l’avait fait en 1905.

Gardons l’espoir !

Maintenant, quid du problème initial : les mesures « collent »-t-elles à la musicalité ? Dans un sens, oui, puisque la hiérarchie des valeurs entre du très haut de gamme et du bas de gamme est respecté… Mais le bas de gamme est devenu écoutable avec plaisir, et le très haut de gamme a perdu les duretés résiduelles qui en interdisaient l’adhésion immédiate ; la disparition des distorsions ressenties est l’apport essentiel du Ionostat. On peut écouter à la fois à fort volume sans avoir envie de baisser, et à bas niveau sans sentiment de perte excessive. Une autre conséquence prévisible est que les astuces audiophiles et autres câbles spéciaux passent au second plan.

 

 

 

 

Au terme de cette étude, on peut presque considérer comme normal que les mesures soient décorrelées de l’écoute, puisque cette dernière dépend surtout de la propreté du réseau ionostatique, qui conditionne le champ acoustique, c’est-à-dire de l’absence d’ions lourds. Elle dépend donc finalement assez peu de la qualité du signal électrique si celui-ci reste acceptable. Dans cette recherche, nous avons eu une chance, c’est que cet appareil qu’est le Ionostat, presque trouvé par hasard, se révéler aussi efficace. Même les premiers prototypes, qui nous font sourire maintenant, agissaient et nous montraient que l’air acoustique n’était pas aussi innocent.

Restent les mesures. Nous n’avons plus les moyens matériels d’en faire, personne n’ayant repris le flambeau expérimental à EDF, mais nul doute que des comparaisons acoustiques avec et sans Ionostat ne soient rapidement concluantes.

En attendant, l’oreille a tranché depuis longtemps, pour la plus grande satisfaction de l’audiophile qui l’utilise…