Clarifions certaines choses concernant les Sweeps

Les Sweeps sont une méthode populaire dans le domaine de la mesure audio pour décrire la variation d’une valeur de sortie mesurée en fonction d’un paramètre d’entrée progressif. Le paramètre d’entrée progressif le plus couramment utilisé est la fréquence, qui varie sur la largeur de bande audio standard de 20 Hz à 20 kHz. Mais un sweep, c’est bien plus que cela. Cet article donne un aperçu ainsi que des explications détaillées des différentes méthodes, paramètres et optimisations concernant les sweeps.

Lorsque les mesures de sweep sont tracées sur un graphique, l’axe des y identifie les résultats de la mesure. Le graphique est nommé en fonction de ce qui est mesuré, suivi du mot « réponse ». Par exemple, les résultats peuvent être nommés « réponse en amplitude », « réponse en impédance » ou « réponse en phase ». Une exception à cette convention d’appellation est le terme « réponse en fréquence ». Pour être techniquement correct, la réponse en fréquence fait référence à la fois à la réponse en amplitude et à la réponse en phase. Sachez qu’il est toutefois courant dans la pratique que la réponse en fréquence désigne uniquement la réponse en amplitude.

Réponse en fréquence

Balayage glissé

Un sweep glissé (ou chirp) est un signal continu dans lequel la fréquence augmente ou diminue de façon logarithmique avec le temps. Cela fournit la gamme complète des fréquences de test entre la fréquence de début et la fréquence de fin. Un avantage par rapport au sweep pas à pas est que la durée du signal peut être réduite par l’utilisateur sans perte de résolution de fréquence dans les résultats. Cela permet des tests rapides.

La réponse impulsionnelle d’un dispositif testé peut être calculée à partir des résultats mesurés. À partir de là, les mesures d’amplitude, de phase et de distorsion sont calculées. Les réflexions acoustiques indésirables peuvent être réduites à l’aide d’une fenêtre temporelle.
Signal de sweep glissé

Étant donné que la durée exacte du signal de sweep est connue, le sweep glissé est idéal pour mesurer les signaux qui ne sont pas lus par le système de test audio lui-même, mais plutôt par le dispositif testé. Pour indiquer au système de mesure que le signal de test est sur le point de démarrer, le signal de sweep est précédé d’une courte séquence de déclenchement. Cette méthode est particulièrement utile pour mesurer des appareils qui ne disposent pas de canal d’entrée audio, par exemple les smartphones, les tablettes ou les appareils intelligents.

Bien que la théorie derrière le sweep glissé soit connue depuis plusieurs décennies, son utilisation dans les appareils de mesure audio n’a évolué que ces dernières années. La raison en est la puissance de calcul élevée requise.

Sweep pas à pas

Dans un sweep pas à pas, un paramètre d’entrée variable (fréquence ou amplitude) est incrémenté ou décrémenté par étapes discrètes. Après chaque changement, l’analyseur attend qu’une lecture stable soit détectée avant de passer à l’étape suivante. La mise à l’échelle des étapes est linéaire ou logarithmique. La condition de stabilité (stabilisation) peut être définie par l’utilisateur.

Étant donné que le temps de stabilisation des différents objets de test ne peut pas être prédit, la durée d’un sweep pas à pas ne peut pas être déterminée exactement à l’avance.

Pour la détermination de la réponse en amplitude ou en fréquence, le sweep pas à pas a été largement remplacé par le sweep glissé. La principale application du sweep pas à pas est de mesurer la linéarité des systèmes. Ici, la fréquence du signal de test est maintenue constante tandis que l’amplitude est variée. Généralement, l’amplitude et la distorsion du dispositif testé sont mesurées. Ceci est également appelé « sweep d’amplitude ».

Mesure de linéarité

Pondération d’amplitude

Avec la fréquence sélectionnée comme paramètre d’entrée variable, le profil d’amplitude du signal d’entrée peut être défini. Par exemple, cela permet d’égaliser un amplificateur ou un haut-parleur de sorte qu’une réponse d’amplitude électrique ou acoustique plate soit obtenue en sortie. Cette méthode peut être appliquée à la fois au sweep glissé et au sweep pas à pas.

Sweep temporel

Dans le cas d’un sweep temporel, l’axe des x représente le temps. Là encore, l’axe des y représente une valeur mesurée, par exemple l’amplitude. La variation de la valeur mesurée est observée au fil du temps. Par exemple, comment la réponse du dispositif testé évolue-t-elle sur une longue période ?

Sweep tabulaire

Une forme spéciale rarement utilisée du sweep pas à pas est le sweep tabulaire. Ici, le signal d’entrée est produit à partir d’une table sous forme de séquence de paires fréquence et amplitude quelconques.

Les appareils et systèmes audio et acoustiques sont utilisés dans toute la gamme audible et au-delà. Cette gamme s’étend sur les deux dimensions de la fréquence et du niveau. En conséquence, les mesures sur les systèmes audio et acoustiques doivent mesurer et évaluer les paramètres pertinents dans ces dimensions. Les mesures de base utilisées sont les mesures de sweep.

Pour une mesure significative et précise, les paramètres de sweep les plus importants à définir sont les valeurs de début et de fin pour la fréquence ou l’amplitude ainsi que les pas (nombre de points de mesure souhaités) ou la durée de la mesure (dans le cas d’un GlideSweep).

Mesures sur les composants acoustiques

Pour les mesures de sweep sur les composants acoustiques, tels que les haut-parleurs, plusieurs éléments doivent être pris en compte. Outre la réponse en fréquence acoustique en dBSPL (à gauche), la réponse en fréquence d’impédance (à droite) peut également être intéressante. Les fréquences de début et de fin doivent donc être sélectionnées de manière à ce que non seulement la largeur de bande de réponse spécifiée du haut-parleur soit couverte, mais que le sweep commence également suffisamment loin en dessous de la fréquence de résonance.

La durée du GlideSweep dépend de la fréquence de début. Plus la fréquence est basse, plus le système électromécanique doit être excité longtemps. Dans la mesure suivante d’un haut-parleur de médium, 1,5 seconde de durée de signal a été utilisée pour une largeur de bande de mesure de 20 Hz à 20 kHz.

Réponse en fréquence

La mesure a été effectuée dans des conditions de champ non libre. Les réflexions résultantes apparaissent dans la réponse en fréquence (courbe verte) sous forme d’ondulations. Celles-ci sont supprimées par une moyenne de courbe glissante (courbe rouge). Alternativement, les réflexions peuvent également être éliminées par l’utilisation d’une fenêtre temporelle.

Mesures sur les appareils de lecture

Les appareils de lecture sont identifiables par l’absence d’un chemin de signal fermé. c’est-à-dire qu’il n’est pas possible de lire un signal de test généré par le générateur audio directement dans l’appareil tout en reproduisant simultanément le signal en sortie de l’appareil. Sans cette boucle fermée, l’analyseur audio ne peut pas se synchroniser avec le signal. Les exemples typiques d’appareils de lecture sont les téléphones mobiles ou les tablettes, ainsi que la plupart des appareils avec haut-parleurs intégrés.