Sujet pour qu'elle raison une distorsion numérique n'a pas la qualité d'une distorsion analogique ?
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jesuspeur
EraTom
jesuspeur
Anonyme
+1 Merci Eratom pour la partie théorique, mais j'aurais préféré que globule_655, bien silencieux tout d'un coup, s'exprime lui-même sur le sujet. 
[ Dernière édition du message le 15/10/2013 à 09:03:34 ]
globule_655
EraTom
Je n'ai pas le temps de répondre à tout mais pour ce qui est de la question qu'on me posait sur les partiels inharmoniques, ce sont bien des harmoniques mais multiples non entier du fondamental, d'où leur nom.
Enfin, donc on parle de la même chose.
Ce que je voulais montrer c'est que si l'on introduit une seule "sinusoïde pure", une distorsion d'amplitude n'apporte que des partiels harmoniques.
Ensuite, que pour voir apparaître des partiels inharmoniques il faut qu'il y ait au moins deux fréquences non multiples entres-elles et ceux-ci sont produits par l'intermodulation.
Et enfin, que la borne sup de la bande de fréquence est donnée par la plus haute harmoniques générée par la plus haute fréquence du spectre du signal d'entrée.
En clair, sur un exemple, si une disto n'introduit que des harmoniques d'ordre 2 pour une sinusoïde et si on lui envoie ensuite n'importe quel signal contenu dans la bande 0-22kHz, le partiel (harmonique ou non) le plus haut se trouvera dans la bande 0-44kHz.
Ensuite, je n'ai rien lu ici qui contredise le fait qu'en analogique on peut obtenir une infinité de valeur
Ma remarque portait plutôt sur la pertinence ou non de les prendre en compte dans une application audio ou, plus généralement, en électronique.
J'ai ensuite donné différents critères à prendre en compte pour (tenter de) décider si c'est négligeable ou non : seuil et bande d'audition, niveau de bruit et bande passante des appareils, etc.
peu importe la quantification. Le nombre de valeur sera toujours limité, plus ou moins important certes mais limité néanmoins. De plus, même si d'un point de vue purement théorique cette infinité se "perd" dans le bruit de fond, il n'en reste pas moins vrai que le bruit de quantification est bien moins agréable à l'oreille que par exemple le souffle d'une bande de bonne qualité utilisée sur une bonne machine bien calibrée.
Je t'assure que le véritable problème n'est pas la quantification mais la fréquence d'échantillonnage (interne) pour produire les partiels dans la bande utile.
En 32bits float, le rapport signal à bruit de quantification est supérieur à 190dB ! (en 64bits on arrive à presque 390dB...).
En analogique ça ne se rencontre pas ; le signal que tu injectes à l'entrée d'un disto à un rapport signal à bruit bien inférieur. Tu seras déjà bien en mal d'atteindre la centaine de dB.
Sans parler du fait que le signal analogique sur lequel le bruit de fond va s'ajouter existe bel et bien, contrairement à un son numérique où tout ce qui se trouve en dessous d'une certaine valeur est remplacé par du bruit.
Je suis désolé, je vais repartir dans les calculs mais je ne sais pas comment expliquer et montrer ceci différemment. Comme tu l'auras sans doute remarqué, je suis un nerd
. Je n'ai aucune idée de tes connaissances en math / traitement du signal et j'ai peur d'être plus assommant et chiant que clair.La quantification (et ce n'est pas une approximation, mais bien ce qu'il se passe) est la réalisation d'un arrondi, ou d'une troncature. Ceci revient à ajouter une erreur sur le signal réel :
Pour un signal "réel analogique" e(t), on calcule le signal quantifié en pratiquant un arrondi :
ê(t) = arrondi( e(t) )
On peut calculer l'erreur d'arrondi (ou de quantification) :
err(t) = ê(t) - e(t)
Tout se passe alors (et il n'y a toujours pas d'approximation) comme si l'on ajoutait une erreur au signal analogique pour obtenir le signal numérique.
ê(t) = e(t) + err(t)
En clair, on AJOUTE un signal err(t) à e(t) pour obtenir ê(t).
err(t), qui est le bruit de quantification, a une amplitude maximale qui vaut la taille du pas de quantification (le signal réel tombe entre deux pas et est arrondi à la valeur la plus proche).
Dans un second temps, on fait une hypothèse (et c'est là qu'une approximation est faite, je donnerai ensuite le critère qui permet de valider cette hypothèse) : le signal réel e(t) peut tomber "n'importe où avec la même probabilité" entre deux pas de quantification (que je note q).
Du coup, la valeur err(t) peut prendre, avec la même probabilité, n'importe quelle valeur comprise entre -q/2 et q/2 (ou 0 et q dans le cas d'une troncature).
Pour le dire un peu plus pompeusement et pour ceux qui aiment les math : pour tout "t", err(t) est une variable aléatoire qui suit un loi de probabilité uniforme dans l'intervalle ]-q/2 ; q/2], indépendante des autres valeurs prisent à des instants t différent (le signal est stationnaire au sens large et ergodique).
Lorsque l'on calcule la densité spectrale d'un tel signal err(t), on constate qu'il s'agit d'un bruit blanc de moyenne nulle et que sa puissance ne dépend que de la taille du pas de quantification (et pas de la largeur de bande ce qui montre, ensuite, qu'un sur-échantillonnage permet d'augmenter la résolution... et de faire des CAN sigma-delta, rien que ça).
On a donc bien un bruit blanc additif mais sous une (seule) hypothèse : le signal réel e(t) peut tomber "n'importe où avec la même probabilité à chaque instant" entre deux pas de quantification.
Quand est-ce que cette hypothèse n'est pas vérifiée ?
- Quand la dynamique du signal e(t) est petite devant le pas de quantification.
- Quand le signal e(t) varie très faiblement d'un échantillon à un autre. Dans le cas extrême, un signal continu constant peut entrainer un signal err(t) constant... qui n'est donc plus un bruit.
- On peut toujours fabriquer d'autres cas tordus qui n'ont pas de réalité en audio (genre un signal qui bouge mais qui s'arrête toujours pile au même endroit entre deux pas de quantif...).
C'est le problème que règle le fameux dithering .
Pour en revenir à nos moutons :
- 32bits float donne un rapport signal à bruit de quantification de 190dB.
- Un signal analogique est toujours entaché de bruit. Au mieux on va dire qu'il a un SNR 110dB.
Ceci suffit à nous rassurer sur l'hypothèse évoquée : un signal audio analogique oscille de façon complètement aléatoire non pas sur 1 pas de quantification mais sur plusieurs...
Tout ça pour montrer que même si l'on ne prend pas "une infinité" de valeurs, la numérisation n'entraine qu'un bruit blanc additif qui ne pèse vraiment rien devant le bruit existant.
Ce qui fait qu'une "distorsion numérique" ne sonne pas comme une "distorsion analogique" n'est pas liée à la quantification du numérique : ce qu'il faut incriminer c'est la modélisation du phénomène physique qui néglige trop de phénomènes i.e. la simulation est trop basique, ou plutôt, elle a été trop simplifiée pour autoriser un fonctionnement en temps réel. Patience pour les modèles plus réalistes, ça viendra.
Les simulateurs pour la conception électronique n'ont plus ce genre de problème depuis longtemps et non pas besoin de tourner sur des calculateurs de la NASA.
Il n'est par rare de voir des concepteurs se passer purement et simplement de mesures réelles ou juste d'en pratiquer quelques unes, à la fin, pour s'assurer que tout se passe comme prévu. Bien sûr ce n'est possible que si l'outil de simulation est parfaitement maîtrisé (je ne dis pas qu'il suffit d'appuyer sur un bouton).
D'ailleurs, je te fais le pari que chez les fabricants de disto analogiques, plutôt que de se lancer dans une série de maquettages onéreux, toutes les voix d'optimisations électroniques sont d'abord explorées par simulation numérique. Outre le prix, l'autre gros point fort est que l'on peut extraire des estimations de tensions / courants qu'il est parfois impossible de mesurer directement sur un montage réel.
Pour ce qui est de la différence entre écrêtage et saturation [...] je serai heureux d'avoir la bonne explication au niveau électronique
Avec une telle définition, tu vois alors qu'un compresseur qui limite la dynamique de la sortie (c'est son but) est une saturation, un écrêtage aussi.
A l'approche de la saturation tous les appareils ne se comportent pas de la même manière. Il existe donc un "nuancier" des saturations qui indique dans quel cas de figure l'on se trouve, mais il n'a rien de normatif...
En général c'est un critère de forme : "soft saturation" ou "soft clipping" le haut d'une sinusoïde prend un forme plus arrondie au lieu d'être presque parabolique. "hard clipping" on la décapite.
On peut lire parfois qu'un ampli à lampe tient mieux la saturation ou se comporte mieux qu'un ampli à transistors... C'est très subjectif :
- En réalité une lampe a un domaine linéaire assez restreint. Ses distorsions avant saturation sont bien tolérées par l'oreille parce que les harmoniques produites sont d'ordres pairs.
- La zone de fonctionnement linéaire d'un ampli à transistor est généralement plus large (à moins d'en prendre un bien pourri au rabais), mais la saturation est atteinte plus abruptement.
Pour le dire autrement, un ampli à lampe introduit des distorsions tolérables avant la saturation alors qu'un ampli à transistor ne nous prévient pas, même s'il a une plage de fonctionnement linéaire (c'est quand-même ce que l'on demande normalement à un ampli...) plus large.
Ceci dit, il y a bien des ampli à transistors qui intègrent une fonction spécifique pour produite un soft clipping.
C'est vintage uniquement si cela fonctionne. Autrement, ce n'est qu'un vieux tas de merde !
Amen.
[ Dernière édition du message le 15/10/2013 à 22:29:37 ]
Anonyme
Bien que n'ayant pas le niveau théorique de Phil29 ou Eratom, je suis totalement en accord avec eux sur la partie que je comprends (à un détail près, en 32 bits float, le niveau de bruit de quantification est à -144dB, pas à -190dB).
Mais je trouve en plus que les propos de Globule sont bien peu crédibles et assez outranciers pour une simple raison, à quoi sert de se palucher sur le niveau de bruit de quantification ou la soit-disant infinité des harmoniques et des partiels (pas si nombreux, les partiels, pour une guitare électrique par rapport à plein d'autres instruments que Phil29 et moi-même côtoyons très souvent) ? A quoi ça sert en pratique, disais-je, vu que 1° la bande passante de notre oreille est finie et bornée, 2° qu'une pédale de disto, même d'excellente qualité fait chuter le rapport signal sur bruit, le ramenant au mieux à celui d'une K7 (et là, je suis sympa), 3°, la bande passante d'une guitare électrique est loin de gêner les chauve-souris, 4° celle de l'ampli de la dite guitare n'atteint pas les 10kHz dans l'axe du HP.
Bref, c'est du paluchage en règle dans lequel on néglige tellement de paramètres fondamentaux que j'ai beau chercher, je ne vois rien dans ces arguments pour expliquer la différence entre une disto numérique et une disto analogique.
Par contre, j'ai bien quelques idées sur d'autres explications. La première, est qu'il faudrait comparer ce qui est comparable, soit une disto et son émulation déclarée comme telle. Parce que des couleurs de distorsion, il y en a des dizaines. Perso, je n'hésiterais pas à utiliser certaines distorsions numérique en lieu et place de certaines pédales de disto bien pourries.
Et puis, une dernière chose, j'espère que nous parlons bien de la même chose, c'est à dire du son d'une guitare enregistrée et diffusée sur des monitors, et pas d'un côté une guitare sur son ampli et une autre via des monitors. Je sais, c'est évident. Mais c'est toujours plus évident lorsque c'est précisé.
Bon, et j'imagine que tous ces avis on été forgés sur la base d'écoutes critiques en double aveugle 
JM
Anonyme
Anonyme
Citation :
à un détail près, en 32 bits float, le niveau de bruit de quantification est à -144dB, pas à -190dB
j'en étais resté à -150dB sous le niveau de modulation à cause du bit implicite prévue par la norme. 
globule_655
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