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Comprendre l’impédance et la sensibilité des casques et écouteurs audio

Casque Sony MDR-1ABT

Vous êtes nombreux à nous questionner sur l’interprétation des valeurs d’impédance et de sensibilité des casques audio, à désirer savoir si tel casque produira un volume sonore confortable avec votre smartphone ou votre ampli nomade. Voici quelques éléments pour bien interpréter leurs fiches techniques.

La sensibilité du casque

Onkyo DP-X1

Le baladeur Onkyo DP-X1, d’une puissance de 75 mW, adapté aux casques de forte sensibilité et de faible impédance

Comme pour les enceintes, les fabricants de casques et écouteurs indiquent la sensibilité à 1 kHz (registre médium) pour 1 mW (milliWatt) de puissance. Si cette mesure n’est pas effectuée avec 1 Watt de puissance comme pour les enceintes, c’est que très peu de casques supporteraient une telle puissance et qu’en outre, la proximité immédiate de l’oreille et du casque permet un rendement très important avec quelques centièmes de milliWatts. La mesure au microphone de la sensibilité d’écouteurs n’est évidemment pas effectuée à 1 m de distance, mais tout contre le transducteurs, souvent au fond d’un conduit auditif factice. Les sensibilités courantes sont ainsi comprises entre 90 et 120 dB environ.

À quel volume écoutons-nous réellement ?

Entre 60 et 80 dB le plus souvent, exceptionnellement à 90 dB pour les plus téméraires. La sensibilité moyenne des écouteurs et casques de 100 dB correspond au bruit d’un marteau-piqueur. Autant dire que le milliWatt de puissance n’est presque jamais requis. Pourtant, la plupart des amplis casque délivrent de 50 à 200 mW, voire carrément 1 W pour les plus puissants. La faute à l’impédance des casques… et des amplis.

L’impédance des casques et écouteurs

Meze 99 Classics

L’excellent casque Meze 99 Classics, d’une sensibilité de 103 dB et d’une impédance de 32 Ohms, très facile à alimenter

À l’instar des enceintes, les casques et écouteurs présentent une résistance au courant électrique transmis par l’amplificateur : c’est l’impédance. Exprimée en Ohms, elle est souvent comprise entre 8 et 600 Ohms selon les modèles. Comme pour les enceintes, la valeur indiquée par les fabricants est mesurée à 1 kHz (registre médium), mais l’impédance varie en réalité avec la fréquence (du grave à l’aigu). Elle double, triple ou quadruple parfois à mesure qu’on se rapproche de la fréquence de résonance mécanique du transducteur, ce qui complique le travail de l’ampli qui doit fournir plus de puissance.

L’impédance de sortie de l’ampli et l’inévitable perte de puissance

L’ampli casque a une impédance de sortie, dont la valeur combinée à celle du casque, provoque une plus ou moins grande perte de puissance. Si les impédances sont égales, la perte n’est que de 6 dB. Mais la haute-fidélité étant obtenue au prix d’une faible impédance de sortie de l’ampli casque (0,1 à 3 Ohms), les écarts avec l’impédance du casque sont importants. Avec 0,1 Ohm en sortie (ampli) et 32 Ohms en entrée (casque), ce sont 15 dB qui sont perdus. Cette valeur passe à presque 30 dB avec un casque d’impédance de 600 Ohms.

Autrement dit, la puissance des amplis est divisée par 10 voire 100. Voilà pourquoi bien des casques peinent à donner de la voix avec les amplis casque d’entrée de gamme de moins de 100 mW.

Audio-Technica ATH-HA5050H

L’Ampli casque Audio-Technica ATH-HA5050H

Dans quelques rares cas, l’impédance de sortie est ajustable, comme avec le très haut de gamme ampli Audio-Technica AT-HA5050H, qui propose des impédances de sortie de 0,1, 30, 80 et 120 Ohms, adaptées aux casques de très fortes impédances et de faible sensibilité comme le Sennheiser HD-800 afin de diminuer la perte de puissance, maximiser le volume sonore et mieux équilibrer la restitution.

Interpréter la puissance de l’amplificateur

La puissance de l’amplificateur est parfois communiquée sous forme de milliWatts pour une impédance donnée, mais parfois sous forme de tension en Volts. Dans ce cas, il faut calculer soi-même la puissance développée en fonction de l’impédance du casque envisagé.

La formule de calcul consiste à diviser le carré de la tension par l’impédance. Par exemple, 2 Volts correspondent à 125 mW sous 32 Ohms (2^²/32) et 13 mW sous 300 Ohms (2^²/300).

iFi Audio Micro iDSD

L’ampli casque iFi Audio Micro iDSD, développant 4 W, adapté à tous les casques du marché

Quelle puissance d’amplificateur choisir ?

On se souviendra que l’impédance varie avec la fréquence et que les 13 mW sous 300 Ohms à 1 kHz, peuvent être réduits à 5 mW sur certaines fréquences. À cela il faut ajouter la perte de puissance occasionnée par l’écart entre impédance de sortie et d’entrée. Si le casque est de sensibilité très élevée (> 100 dB), un ampli développant 100 mW conviendra. Si la sensibilité est inférieure à 100 dB, il est conseillé d’envisager un ampli casque développant 300 mW environ. Si la sensibilité est inférieure à 100 dB et que l’impédance du casque dépasse 100 Ohms, il convient de se tourner vers les amplis les plus puissants, capables de développer 1 W au minimum.

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À propos de l'auteur

Tristan Jacquel

Tristan est rédacteur chez Son-Vidéo.com. Passionné de musique, d'acoustique et de high-tech, il réalise notamment les tests matériels pour notre blog.

3 Commentaires

  • « Mais la haute-fidélité étant obtenue au prix d’une faible impédance de sortie de l’ampli casque (0,1 à 3 Ohms), les écarts avec l’impédance du casque sont importants. Avec 0,1 Ohm en sortie (ampli) et 32 Ohms en entrée (casque), ce sont 15 dB qui sont perdus. Cette valeur passe à presque 30 dB avec un casque d’impédance de 600 Ohms. »

    –> Ben voyons… c’est tout l’inverse. Plus l’ampli à une impédance basse moins il y a de perte. à 0.1 ohm, la perte est nulle.

  • Bonjour normalement plus les écarts d’impédances sont importants plus la perte de puissance est négligeable. Pourriez-vous réagir à la remarque de Jack qui rejoint la mienne et commenter plus avant le paragraphe : « Mais la haute-fidélité étant obtenue au prix d’une faible impédance de sortie de l’ampli casque (0,1 à 3 Ohms), les écarts avec l’impédance du casque sont importants. Avec 0,1 Ohm en sortie (ampli) et 32 Ohms en entrée (casque), ce sont 15 dB qui sont perdus. Cette valeur passe à presque 30 dB avec un casque d’impédance de 600 Ohms. ».
    Merci encore pour cet article et les réponses apportées.
    Bien cordialement

    • Bonjour juste pour m’excuser mais les valeurs de perte en puissance sont vraies. Juste le commentaire de Jack est juste en tension plus l’impédance de charge est importante par rapport à la source plus l’atténuation en tension avoisine les 0 dB mais l’atténuation en puissance augmente pour atteindre les -30 dB avec un ratio Rload/Rsource de 1000.
      Bien cordialement
      Valegh

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