Sujet Gravure half-speed
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C'est le célèbre théorème de Niquist-Eratom
(bien entendu une plaisanterie car j'ai trouvé ton texte très intéressant)
Anonyme
9677
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 13 ans
Le battement c'est ça :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Battement
C'est un phénomène que l'on rencontre dans la partie "mécanique" de notre oreille interne.
Pour être honnête, je n'ai jamais regardé en détails toute la mécanique et les techniques déployées pour la gravure d'un vinyle. Là je suis dans la réflexion à partir de ce que je sais des "systèmes dynamiques" dans un cadre général.
Peut-être que je vais me planter mais il y aura ici des personnes pour me corriger
.
Le graveur n'est pas parfait (évidement), si tu lui envoies une sinusoïde parfaite, qui fait un beau pic dans le spectre des fréquences, à la gravure / relecture tu noteras que ce pic est devenu une cloche (c'est un phénomène que l'on retrouve aussi dans des systèmes d'autres natures mais attention, si tu en as entendu parler dans le cas de l'analyse spectrale c'est un autre mécanisme qui est en jeu même si l'effet est similaire).
Cet étalement entraîne une limite de résolution en fréquence : 2 pics de fréquences proches dans le spectre sont étalés et ils peuvent alors se chevaucher et former une "seule grosse cloche" (là où on devrait voir 2 pics ; la résolution d'un système est sa capacité à discerner 2 "mesures", la limite c'est quand il n'y arrive plus, tout simplement).
C'est là que je soupçonne un effet indésirable de la gravure halfspeed :
Imagine que tu as un système de gravure avec une limite de résolution de 5Hz (je prends une valeur au pif qui n'est sans doute pas représentative) constante sur tout le spectre.
Tu lui envoies un signal à graver avec 2 sinusoïdes l'une à 110Hz et l'autre à 120Hz en vitesse normale : elles sont espacées de 120-110 = 10Hz et donc seront résolues (tu pourras les retrouver distinctement dans l'enregistrement).
Maintenant tu fais le même travail mais en half-speed sur le même système : une sinusoïde se retrouve à 55Hz et l'autre à 60Hz : il n'y a plus que 5Hz d'écart ce qui correspond à la limite de résolution du système de gravure. Elles sont superposées et forme une cloche (assez large) dont le maximum est à 57,5Hz.
En relecture à vitesse normale c'est mort, tu as perdu les 2 sinusoïdes et tu n'en trouves qu'une seul à 2*57,5 = 115 Hz avec, certainement, un phénomène de battement.
La résolution de notre oreille n'est pas constante sur tout le spectre (c'est la largeur de bande critique dont je te parlais), elle est plus fine dans le bas du spectre.
Dans le haut du spectre ça ne doit pas être trop gênant parce que notre oreille mélange les sinusoïdes "d'elle-même", mais dans le bas du spectre j'imagine que ceci peut produire des artefacts audibles.
Si l'on grave à vitesse normale ou à vitesse réduite avec le même graveur, alors on obtient 2 résolutions fréquentielles différentes.
Pour graver en halfspeed il faut donc s'assurer que la résolution du système soit 2 fois plus fine que ce que peut distinguer notre oreille en bas du spectre.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Battement
C'est un phénomène que l'on rencontre dans la partie "mécanique" de notre oreille interne.
Pour être honnête, je n'ai jamais regardé en détails toute la mécanique et les techniques déployées pour la gravure d'un vinyle. Là je suis dans la réflexion à partir de ce que je sais des "systèmes dynamiques" dans un cadre général.
Peut-être que je vais me planter mais il y aura ici des personnes pour me corriger
.Le graveur n'est pas parfait (évidement), si tu lui envoies une sinusoïde parfaite, qui fait un beau pic dans le spectre des fréquences, à la gravure / relecture tu noteras que ce pic est devenu une cloche (c'est un phénomène que l'on retrouve aussi dans des systèmes d'autres natures mais attention, si tu en as entendu parler dans le cas de l'analyse spectrale c'est un autre mécanisme qui est en jeu même si l'effet est similaire).
Cet étalement entraîne une limite de résolution en fréquence : 2 pics de fréquences proches dans le spectre sont étalés et ils peuvent alors se chevaucher et former une "seule grosse cloche" (là où on devrait voir 2 pics ; la résolution d'un système est sa capacité à discerner 2 "mesures", la limite c'est quand il n'y arrive plus, tout simplement).
C'est là que je soupçonne un effet indésirable de la gravure halfspeed :
Imagine que tu as un système de gravure avec une limite de résolution de 5Hz (je prends une valeur au pif qui n'est sans doute pas représentative) constante sur tout le spectre.
Tu lui envoies un signal à graver avec 2 sinusoïdes l'une à 110Hz et l'autre à 120Hz en vitesse normale : elles sont espacées de 120-110 = 10Hz et donc seront résolues (tu pourras les retrouver distinctement dans l'enregistrement).
Maintenant tu fais le même travail mais en half-speed sur le même système : une sinusoïde se retrouve à 55Hz et l'autre à 60Hz : il n'y a plus que 5Hz d'écart ce qui correspond à la limite de résolution du système de gravure. Elles sont superposées et forme une cloche (assez large) dont le maximum est à 57,5Hz.
En relecture à vitesse normale c'est mort, tu as perdu les 2 sinusoïdes et tu n'en trouves qu'une seul à 2*57,5 = 115 Hz avec, certainement, un phénomène de battement.
La résolution de notre oreille n'est pas constante sur tout le spectre (c'est la largeur de bande critique dont je te parlais), elle est plus fine dans le bas du spectre.
Dans le haut du spectre ça ne doit pas être trop gênant parce que notre oreille mélange les sinusoïdes "d'elle-même", mais dans le bas du spectre j'imagine que ceci peut produire des artefacts audibles.
Si l'on grave à vitesse normale ou à vitesse réduite avec le même graveur, alors on obtient 2 résolutions fréquentielles différentes.
Pour graver en halfspeed il faut donc s'assurer que la résolution du système soit 2 fois plus fine que ce que peut distinguer notre oreille en bas du spectre.
[ Dernière édition du message le 21/01/2013 à 20:10:42 ]
Lv mastering
833
Posteur·euse AFfolé·e
Membre depuis 16 ans
Citation :
Pour graver en halfspeed il faut donc s'assurer que la résolution du système soit 2 fois plus fine que ce que peut distinguer notre oreille en bas du spectre.
C'est le célèbre théorème de Niquist-Eratom
(bien entendu une plaisanterie car j'ai trouvé ton texte très intéressant)
Studio de Mastering en ligne http://www.lvmastering.com/
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 13 ans
Haha !
[ Dernière édition du message le 22/01/2013 à 17:13:18 ]
le rat
2281
AFicionado·a
Membre depuis 20 ans
rroland> As-tu des infos sur la gravure à l'envers?
En ce qui concerne le magnéto spécial, je pense que c'est probablement lié au fait qu'en général il faut fournir certains signaux à un "ordinateur de pitch" et qu'en halfspeed il faut rallonger le delay (d'où emploi d'un magnéto particulier) En numérique je pense que la question est rapidement réglée.
ex de photo de magnéto pour le mastering :
http://www.totalsonic.net/image/mci.jpg
EraTom> merci pour le lien et l'explication sur le battement
Je vois le concept et du coup c'est vrai que ça sème le doute et amène de nouvelles interrogations :)
Pareil pour l'application de la courbe RIAA en halfspeed qu’évoquait Jan.
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 13 ans
Je voulais juste rajouter quelque une réflexion que la remarque de Jan a amorcée.
Aujourd'hui on trouve tout de même des filtres d'antialiasing numériques qui arrivent à proposer des pentes à la coupure assez raides en limitant ces phénomènes ; mais dans le cas d'un vinyle le signal passe aussi dans un filtre passe-bas avant la gravure, non ?
Du coup on peut les retrouver aussi.
Il y a autre chose qui peut venir perturber la phase du signal retranscrit : le "jitter" (ou la "gigue" en français).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gigue_%28%C3%A9lectronique%29
Dans le cas du signal numérique, il va s'agir du jitter de l'horloge du système, la fréquence d’échantillonnage ne fait pas Fe pile mais Fe + ΔFe où ΔFe est une petite perturbation aléatoire (ou quasiment aléatoire) de moyenne nulle.
Quand un CD numérique est lu, il tourne à une certaine vitesse, un buffer est rempli d'un côté et vidé de l'autre. Même si le CD "saute" ou si sa vitesse n'est pas très précise c'est de toute façon l'horloge qui cadence la lecture du buffer qui compte (sauf cas extrême où l'on n'arrive même plus à remplir suffisamment vite ce buffer). On arrive à obtenir des ΔFe très petits.
Dans le cas d'un vinyle, le jitter est directement lié à la vitesse de rotation du disque. Or on ne peut pas obtenir les même précisions que ce que propose le numérique avec un système mécanique : c'est un peu comme si l'on comparait les précisions des horloges à quartz avec celles des horloges à balancier (même si ma comparaison est très grossière, ça donne une idée du problème que je veux évoquer).
Le jitter d'un disque vinyle peut être vu comme un décalage entre le point de lecture sur le disque et "le signal réel". Par exemple, pour une sinusoïde de puslation w :
s(t) = sin(w.t)
Sauf que l'on a un léger décalage Δt, on lit :
s(t+Δt) = sin(w.(t+Δt)) à la place
Ce décalage Δt peut être causé par :
- un défaut de concentricité de la rotation du disque, Δt suit alors une sinusoïde de petite amplitude (qui dépend elle-même de la distance entre le centre de rotation "parfait" et le centre de rotation "réel").
- des défauts de transmission quelconques causés par des frottements, à l'usure, etc. que l'on pourrait modélisé par une processus stochastique (un bruit) de moyenne nulle et de variance faible (c'est à souhaiter en tout cas !).
Pour se faire une idée de l'impact du jitter (me revoilà parti dans les math
)
s(t+Δt) = sin(w.(t+Δt)) = sin(w.t + w.Δt)
Comme sin(a+b) = ... haha = sin(a).cos(b) + cos(a).sin(b)
s(t+Δt) = sin(w.t)*cos(w.Δt) + cos(w.t)*sin(w.Δt)
Si Δt = 0 (pas de jitter) w.Δt = 0, et comme cos(0) = 1 et sin(0) = 0 on retrouve :
s(t+0) = sin(w.t)*1 + cos(w.t)*0 = sin(w.t).
Si w.Δt est petit, on peut faire un développement limité à l'ordre 1 :
- cos(w.Δt) ≈ 1
- sin(w.Δt) ≈ w.Δt
Ce qui donne :
s(t+Δt) ≈ sin(w.t) + w.Δt*cos(w.t)
Ca revient à avoir le signal réel + un "bruit" (qui à tout ce même une forme bien particulière). Si Δt est vraiment aléatoire ça devrait donner un bruit rose.
Le truc c'est que Δt est multiplié par w = 2π*f, donc même si Δt est petit, dans le haut du spectre f est grand, donc w.Δt ne peut pas forcément être considéré petit.
Si ça reste pas trop grand, on peut faire un DL à l'ordre 2 :
- cos(w.Δt) ≈ 1 - (w.Δt)²/2
- sin(w.Δt) ≈ w.Δt
s(t+Δt) ≈ (1 - (w.Δt)²/2)*sin(w.t) + w.Δt*cos(w.t)
Si on calcule l’espérance mathématique de ce bidule (en considérant Δt aléatoire) :
E[s(t+Δt)] ≈ (1 - w².(σ(Δt))²])/2)*sin(w.t)
Où je note (σ(Δt))² la variance de Δt.
- L'amplitude moyenne de (1 - (w.Δt)²/2)*sin(w.t) est donc inférieure à 1 (le signal est atténué en moyenne).
- w.Δt*cos(w.t) est plus important.
Le "bruit" devient plus audible d'autant plus que la puissance du "vrai signal" est diminuée en moyenne.
En haut du spectre, on ne peut pas faire ces approximations. Il faudrait vraiment calculer cos(w.Δt) et sin(w.Δt) explicitement en fonction de w et de Δt.
Je n'ai franchement aucune idée des jitter typiques que l'on trouve avec les vinyles ; il faudrait en plus ajouter celui du graveur ET de la platine. Mais même faible, étant donné ce terme en w.Δt, j'imagine que le haut du spectre doit réserver pas mal de surprises sur la phase !
Vous auriez des infos là-dessus ? Ça m'intéresserait vraiment d'avoir les ordres de grandeurs.
On pourrait alors calculer un rapport de puissance théorique en fonction de w et de Δt.
Citation :
Tu parles des retards de groupe qui arrivent quand le filtre n'est pas "à phase linéaire" et du "phénomène de Gibbs" ?C'est cette expérience qui me fait penser que la coupure n'est pas seule responsable, mais que les effet collatéraux de cette coupure (notamment les rotations de phase et suroscillations en limite de bande) sont aussi la cause de ce "défaut".
Aujourd'hui on trouve tout de même des filtres d'antialiasing numériques qui arrivent à proposer des pentes à la coupure assez raides en limitant ces phénomènes ; mais dans le cas d'un vinyle le signal passe aussi dans un filtre passe-bas avant la gravure, non ?
Du coup on peut les retrouver aussi.
Il y a autre chose qui peut venir perturber la phase du signal retranscrit : le "jitter" (ou la "gigue" en français).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gigue_%28%C3%A9lectronique%29
Dans le cas du signal numérique, il va s'agir du jitter de l'horloge du système, la fréquence d’échantillonnage ne fait pas Fe pile mais Fe + ΔFe où ΔFe est une petite perturbation aléatoire (ou quasiment aléatoire) de moyenne nulle.
Quand un CD numérique est lu, il tourne à une certaine vitesse, un buffer est rempli d'un côté et vidé de l'autre. Même si le CD "saute" ou si sa vitesse n'est pas très précise c'est de toute façon l'horloge qui cadence la lecture du buffer qui compte (sauf cas extrême où l'on n'arrive même plus à remplir suffisamment vite ce buffer). On arrive à obtenir des ΔFe très petits.
Dans le cas d'un vinyle, le jitter est directement lié à la vitesse de rotation du disque. Or on ne peut pas obtenir les même précisions que ce que propose le numérique avec un système mécanique : c'est un peu comme si l'on comparait les précisions des horloges à quartz avec celles des horloges à balancier (même si ma comparaison est très grossière, ça donne une idée du problème que je veux évoquer).
Le jitter d'un disque vinyle peut être vu comme un décalage entre le point de lecture sur le disque et "le signal réel". Par exemple, pour une sinusoïde de puslation w :
s(t) = sin(w.t)
Sauf que l'on a un léger décalage Δt, on lit :
s(t+Δt) = sin(w.(t+Δt)) à la place
Ce décalage Δt peut être causé par :
- un défaut de concentricité de la rotation du disque, Δt suit alors une sinusoïde de petite amplitude (qui dépend elle-même de la distance entre le centre de rotation "parfait" et le centre de rotation "réel").
- des défauts de transmission quelconques causés par des frottements, à l'usure, etc. que l'on pourrait modélisé par une processus stochastique (un bruit) de moyenne nulle et de variance faible (c'est à souhaiter en tout cas !).
Pour se faire une idée de l'impact du jitter (me revoilà parti dans les math
)s(t+Δt) = sin(w.(t+Δt)) = sin(w.t + w.Δt)
Comme sin(a+b) = ... haha = sin(a).cos(b) + cos(a).sin(b)
s(t+Δt) = sin(w.t)*cos(w.Δt) + cos(w.t)*sin(w.Δt)
Si Δt = 0 (pas de jitter) w.Δt = 0, et comme cos(0) = 1 et sin(0) = 0 on retrouve :
s(t+0) = sin(w.t)*1 + cos(w.t)*0 = sin(w.t).
Si w.Δt est petit, on peut faire un développement limité à l'ordre 1 :
- cos(w.Δt) ≈ 1
- sin(w.Δt) ≈ w.Δt
Ce qui donne :
s(t+Δt) ≈ sin(w.t) + w.Δt*cos(w.t)
Ca revient à avoir le signal réel + un "bruit" (qui à tout ce même une forme bien particulière). Si Δt est vraiment aléatoire ça devrait donner un bruit rose.
Le truc c'est que Δt est multiplié par w = 2π*f, donc même si Δt est petit, dans le haut du spectre f est grand, donc w.Δt ne peut pas forcément être considéré petit.
Si ça reste pas trop grand, on peut faire un DL à l'ordre 2 :
- cos(w.Δt) ≈ 1 - (w.Δt)²/2
- sin(w.Δt) ≈ w.Δt
s(t+Δt) ≈ (1 - (w.Δt)²/2)*sin(w.t) + w.Δt*cos(w.t)
Si on calcule l’espérance mathématique de ce bidule (en considérant Δt aléatoire) :
E[s(t+Δt)] ≈ (1 - w².(σ(Δt))²])/2)*sin(w.t)
Où je note (σ(Δt))² la variance de Δt.
- L'amplitude moyenne de (1 - (w.Δt)²/2)*sin(w.t) est donc inférieure à 1 (le signal est atténué en moyenne).
- w.Δt*cos(w.t) est plus important.
Le "bruit" devient plus audible d'autant plus que la puissance du "vrai signal" est diminuée en moyenne.
En haut du spectre, on ne peut pas faire ces approximations. Il faudrait vraiment calculer cos(w.Δt) et sin(w.Δt) explicitement en fonction de w et de Δt.
Je n'ai franchement aucune idée des jitter typiques que l'on trouve avec les vinyles ; il faudrait en plus ajouter celui du graveur ET de la platine. Mais même faible, étant donné ce terme en w.Δt, j'imagine que le haut du spectre doit réserver pas mal de surprises sur la phase !
Vous auriez des infos là-dessus ? Ça m'intéresserait vraiment d'avoir les ordres de grandeurs.
On pourrait alors calculer un rapport de puissance théorique en fonction de w et de Δt.
Hors sujet :
@le rat : Je m'en rends compte en me relisant... Si tu crains que ma question perturbe ou parasite ton thread n'hésite pas une seconde à me le dire ; j'irais en créer un autre au sujet du jitter des disques vinyles.
[ Dernière édition du message le 24/01/2013 à 19:45:11 ]
rroland
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Modérateur·trice thématique
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le rat
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rroland
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