aide demandée pour qu'elle raison une distorsion numérique n'a pas la qualité d'une distorsion analogique ?
- 43 réponses
- 11 participants
- 6 756 vues
- 10 followers
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
Sujet de la discussion Posté le 11/10/2013 à 18:59:47pour qu'elle raison une distorsion numérique n'a pas la qualité d'une distorsion analogique ?
bonjour
voila je me pose cette question :
pour qu'elle raison exacte une distorsion numérique ne peu pas atteindre la qualité d'une distorsion analogique ?
merci
[ Dernière édition du message le 11/10/2013 à 19:00:10 ]
- 1
- 2
offenbach
7192
Je poste, donc je suis
Membre depuis 18 ans
2 Posté le 12/10/2013 à 23:04:55
Ta question mérite d'être un peu mieux posée : tu parles de la distorsion comme un effet (emulation numérique de disto de guitare par exemple ?) ? ou bien de ce qui se passe lorsqu'un signal a un niveau qui dépasse ce que la machine (analog ou digital) peut supporter ?
0
Site officiel et boutique en ligne du Studio Delta Sigma https://www.studiodeltasigma.com
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
3 Posté le 12/10/2013 à 23:28:46
wep merci pas evident avec mes connaissances de formuler ma question, c'est ca que je veux dire :de ce qui se passe lorsqu'un signal a un niveau qui dépasse ce que la machine analog peut supporter
pourquoi n'est il pas possible d'avoir un effet numerique qui a exactement le son, le grain, d'un sherman filter bank? ou est la limitation dans le numerique?
d'apres ce que j'ai pu comprendre ca demanderai une trop grande puissance de calcul en temp reel
mais au niveau des algo on sait faire ? genre avec une machine avec 400 core i7 on y arriverai ? ou c'est quand meme impossible?
je lis dans le manuel du sherman que les distos numerique sont limitées par une profondeur de 20 bits, je me demande pourquoi?
merci :)
0
[ Dernière édition du message le 12/10/2013 à 23:30:53 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
4 Posté le 14/10/2013 à 00:18:47
Je t'assure que l'on sait très bien simuler une distorsion analogique sur un ordinateur. Avec les outils de simulations numériques pour l'électronique on sait même simuler les effets du vieillissement d'une lampe d'une disto (par exemple), ou la dispersion des productions des composants d'une disto.
En fait, on simule couramment des phénomènes bien plus complexes...
Le "temps réel" est effectivement une contrainte (je mets des guillemets parce que techniquement la contrainte est liée à la latence qui doit être réduite) qui obligent à simplifier le modèle numérique... mais tu verras que les fabricants d'effets audios numériques (hard ou soft) ne tarderons pas à proposer des produits qui auront le même niveau de finesse que les outils de simulation électronique.
Ça a même commencé, par exemple : https://www.u-he.com/cms/diva
Cette histoire de "20bits" de profondeur c'est n'importe quoi :
- un pc actuel propose du 64bits flottant en natif. Depuis très longtemps maintenant, ils savent gérer du 32bits float. De plus, rien n'interdit d'implémenter une couche de codage logiciel pour atteindre n'importe quelle précision (du 128bits en codant sur 2x64bits, ou plus). La limite reste le temps de calcul.
- l'erreur d'arrondi du passage au numérique est vu comme un bruit blanc additif ; pour se donner un point de repère, un cd sur 14bits permet d'avoir un rapport signal à bruit (de quantif) d'un peu plus que 90dB... je te laisse imaginer en 32bits float.
Pour le dire autrement, le bruit de quantification du numérique est TRES TRES négligeable devant les bruits d'une "prise de son analogique" qui sera envoyée vers l'effet (numérique ou non).
Ce qui peut poser problème en réalité est la fréquence d'échantillonnage... Même si l'on ne veut garder que les composantes harmoniques ajoutées dans la bande utile, il faut sur-échantillonner pour les calcules intermédiaires et c'est ça qui demande beaucoup de ressources (i.e. de la RAM et un CPU costaud).
Si tu sais ce qu'est un "développement en série entière" ou "de taylor" je pourrais te montrer le pourquoi du comment, mais si ça ne te dit rien j'aime autant éviter de te noyer dans des calculs assez longs... à ta demande.
En fait, on simule couramment des phénomènes bien plus complexes...
Le "temps réel" est effectivement une contrainte (je mets des guillemets parce que techniquement la contrainte est liée à la latence qui doit être réduite) qui obligent à simplifier le modèle numérique... mais tu verras que les fabricants d'effets audios numériques (hard ou soft) ne tarderons pas à proposer des produits qui auront le même niveau de finesse que les outils de simulation électronique.
Ça a même commencé, par exemple : https://www.u-he.com/cms/diva
Cette histoire de "20bits" de profondeur c'est n'importe quoi :
- un pc actuel propose du 64bits flottant en natif. Depuis très longtemps maintenant, ils savent gérer du 32bits float. De plus, rien n'interdit d'implémenter une couche de codage logiciel pour atteindre n'importe quelle précision (du 128bits en codant sur 2x64bits, ou plus). La limite reste le temps de calcul.
- l'erreur d'arrondi du passage au numérique est vu comme un bruit blanc additif ; pour se donner un point de repère, un cd sur 14bits permet d'avoir un rapport signal à bruit (de quantif) d'un peu plus que 90dB... je te laisse imaginer en 32bits float.
Pour le dire autrement, le bruit de quantification du numérique est TRES TRES négligeable devant les bruits d'une "prise de son analogique" qui sera envoyée vers l'effet (numérique ou non).
Ce qui peut poser problème en réalité est la fréquence d'échantillonnage... Même si l'on ne veut garder que les composantes harmoniques ajoutées dans la bande utile, il faut sur-échantillonner pour les calcules intermédiaires et c'est ça qui demande beaucoup de ressources (i.e. de la RAM et un CPU costaud).
Si tu sais ce qu'est un "développement en série entière" ou "de taylor" je pourrais te montrer le pourquoi du comment, mais si ça ne te dit rien j'aime autant éviter de te noyer dans des calculs assez longs... à ta demande.
0
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
5 Posté le 14/10/2013 à 02:19:15
merci :) , c'est ce qui me semblais comprendre "La limite reste le temps de calcul" pour avoir cette "qualité" (grain, rendu) en temps réel
le suréchantillonnage va surement evoluer lui aussi grâce a l’évolution du matériel cpu/ram
le coup du 20 bits dans le manuel du sherman m'avait dérouté...en plus aprés ca parle de 32 bits float donc je me suis dis il dois y avoir un truc que je capte pas
dans combien de temps tu penses qu'une disto numérique commercialisable a un prix correct pourra rivaliser avec un sherman filter bank ?
ca a l'air d’être une puissance de calcul énorme en temp reel, j'ai du mal a évaluer, ca donnerai quoi pour des cpu actuel genre 100 core i7, 1000 ?
je cite le manuel du sherman fb2 :
Citation :
Les overdrives DSP n’existent pas, en fait, on peut juste atteindre la limite des 20 bit. Une overdrive doit être programmée, mais reste silencieuse. Pourquoi’? Un crash de voiture est toujours différent même dans les mêmes conditions. Mais, un crash simulé par ordinateur sera toujours le même. C‘est pourquoi le son analogique sonne toujours plus vivant qu’une ribambelle de routines qui essaient de simuler des circuits analogiques ...
plus loin dans le manuel :
Néanmoins, quiconque envisagerait d’acheter un SFB2 doit savoir dès à présent qu’un filtre à DSP 32-bit au son pure ou un quelconque “plug-in” n’ont rien en commun avec ce hardware imparfait.
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 05:17:47 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
6 Posté le 14/10/2013 à 09:02:59
C'est de la com qui cherche à t'en mettre plein les yeux.
Je ne sais pas ce qu'il y a dans la tripaille du Sherman filterblank, mais ça n'a pas l'air aussi "ouf" qu'ils le prétendent.
Sinon, aujourd'hui, c'est plus une question de volonté (il faut qu'un concepteur s'y attaque) que de limite technologique.
Je te propose te tester pas toi-même la démo du synthé Diva. Tu constateras alors les options, la qualité de la synthèse, et la façon dont il tape dans la jauge CPU par toi-même et ça te permettra de te faire une idée d'où l'on en ai sur l'émulation analogique.
Je ne sais pas ce qu'il y a dans la tripaille du Sherman filterblank, mais ça n'a pas l'air aussi "ouf" qu'ils le prétendent.
Citation :
Je crois qu'il y en a déjà.dans combien de temps tu penses qu'une disto numérique commercialisable a un prix correct pourra rivaliser avec un sherman filter bank
Sinon, aujourd'hui, c'est plus une question de volonté (il faut qu'un concepteur s'y attaque) que de limite technologique.
Je te propose te tester pas toi-même la démo du synthé Diva. Tu constateras alors les options, la qualité de la synthèse, et la façon dont il tape dans la jauge CPU par toi-même et ça te permettra de te faire une idée d'où l'on en ai sur l'émulation analogique.
0
deewey78
794
Posteur·euse AFfolé·e
Membre depuis 17 ans
7 Posté le 14/10/2013 à 10:04:01
Si j'en crois le test du synthé Monark de Audiofanzine, les développeurs de synthé numérique on commencé a simuler les "imperfection" dont parle le manuel du Sherman. Si j'ai bien compris il suffit de pousser la modélisation numérique un peu plus loin. Après je suis persuadé qu'une distorsion analogique restera inimitable dans sa totalité... Mais une simulation numérique doit pouvoir s'en approcher suffisamment pour tromper une oreille humaine.
Par contre, je suis peut être HS mais j'ai pas trouver de simulation d'ampli guitare logiciel qui sonne vraiment comme un vrai ampli. Mais je soupçonne plus les simulation de baffle que les simulation d'ampli.
Par contre, je suis peut être HS mais j'ai pas trouver de simulation d'ampli guitare logiciel qui sonne vraiment comme un vrai ampli. Mais je soupçonne plus les simulation de baffle que les simulation d'ampli.
0
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
8 Posté le 14/10/2013 à 10:21:20
wep chu daccord avec toi deewey78
aprés en theory je pense que si on continu a complexifier les algo et surtout qu'on a des puissances de calcul multipliés par 100 d'ici 10 ou 15ans admettons, ou pourrai arriver a avoir une disto numérique en temp reel qui sonne comme un vrai ampli ou une vrai pédale analo
et d'aprés ce que j'ai pu comprendre les algo serai meme deja assez bon, mais obligé detre simplifié pour donner un resultat proche en temps reel avec les puissance de calucls actuelle (cpu/ram)
la derniere fois j'ai vu un reportage sur les images de synthese de la lave qui rebondi qui eclabousse dans un des derniers star wars, avec des calcul fractal on dirais vraiment a 100% de la lave...par contre ya surement fallu des jours ou peu etre des mois pour faire un rendu de la scene
je pense que c'est la meme chose pour le son, pour l'instant
aprés en theory je pense que si on continu a complexifier les algo et surtout qu'on a des puissances de calcul multipliés par 100 d'ici 10 ou 15ans admettons, ou pourrai arriver a avoir une disto numérique en temp reel qui sonne comme un vrai ampli ou une vrai pédale analo
et d'aprés ce que j'ai pu comprendre les algo serai meme deja assez bon, mais obligé detre simplifié pour donner un resultat proche en temps reel avec les puissance de calucls actuelle (cpu/ram)
la derniere fois j'ai vu un reportage sur les images de synthese de la lave qui rebondi qui eclabousse dans un des derniers star wars, avec des calcul fractal on dirais vraiment a 100% de la lave...par contre ya surement fallu des jours ou peu etre des mois pour faire un rendu de la scene
je pense que c'est la meme chose pour le son, pour l'instant
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 10:24:01 ]
globule_655
1941
AFicionado·a
Membre depuis 17 ans
9 Posté le 14/10/2013 à 10:58:33
Une distorsion analogique génère une infinité d'harmoniques tandis que tout ce qui se passe en numérique est fini.
Cela étant, même si les distorsions numériques n'ont pas la richesse d'une analogique (il est toujours jouissif dans un mix de surcharger l'entrée d'un préampli micro par exemple ou d'utiliser une pédale d'overdrive), il en existe tout de même de très convaincante et leur majorité peuvent trouver une utilité suivant le contexte.
Peace
Glob
Cela étant, même si les distorsions numériques n'ont pas la richesse d'une analogique (il est toujours jouissif dans un mix de surcharger l'entrée d'un préampli micro par exemple ou d'utiliser une pédale d'overdrive), il en existe tout de même de très convaincante et leur majorité peuvent trouver une utilité suivant le contexte.
Peace
Glob
0
L'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule....
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 10:59:01 ]
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
10 Posté le 14/10/2013 à 11:22:38
wep c'est exact j'utilise les 2 perso
0
Anonyme
11 Posté le 14/10/2013 à 11:32:31
Citation :
Une distorsion analogique génère une infinité d'harmoniques
Cela mérite quelques explications ....
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 12:32:23 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
12 Posté le 14/10/2013 à 13:22:47
Ce n'est pas complètement faux... mais c'est simpliste et donne un critère qui n'est pas pertinent.
Aller voir ce qu'il se passe dans la bande supérieure à la limite d'audition n'a pas un grand intérêt pour "l'audio" mais plutôt pour la conception électronique.
D'abord un ampli, une disto, etc. analogique n'a pas une bande passante infinie (rien que ses condo de liaisons et de découplages l'empêchent, le transfo de sortie aussi, etc.). Le "haut parleur" ne les restitue pas non plus.
Ensuite, même en mettant de côté cette limite de bande on peut montrer très rigoureusement que l'énergie des harmoniques introduites par la distorsion de l'amplification est décroissante quand on monte dans les fréquences : au bout de quelques harmoniques, celles-ci sont noyées dans le bruit.
Il y a effectivement une infinité d'harmoniques, noyées dans le bruit, au-delà de la bande perçue par l'oreille (et certainement au-dessus des fréquences que le matériel analogique peut restituer). Bon... en fait on peut les négliger au cube.
Le problème qui conduit à sur-échantillonner vient d'autre chose : c'est pour produire des harmoniques DANS la bande utile que l'on peut avoir besoin de sur-échantillonner.
Ça découle directement de l'approximation polynomiale autour du point de fonctionnement de l'ampli.
Je reviendrai faire un tour ce soir pour rentrer plus en détails ; là j'ai le boulot qui m'appelle.
Aller voir ce qu'il se passe dans la bande supérieure à la limite d'audition n'a pas un grand intérêt pour "l'audio" mais plutôt pour la conception électronique.
D'abord un ampli, une disto, etc. analogique n'a pas une bande passante infinie (rien que ses condo de liaisons et de découplages l'empêchent, le transfo de sortie aussi, etc.). Le "haut parleur" ne les restitue pas non plus.
Ensuite, même en mettant de côté cette limite de bande on peut montrer très rigoureusement que l'énergie des harmoniques introduites par la distorsion de l'amplification est décroissante quand on monte dans les fréquences : au bout de quelques harmoniques, celles-ci sont noyées dans le bruit.
Il y a effectivement une infinité d'harmoniques, noyées dans le bruit, au-delà de la bande perçue par l'oreille (et certainement au-dessus des fréquences que le matériel analogique peut restituer). Bon... en fait on peut les négliger au cube.
Le problème qui conduit à sur-échantillonner vient d'autre chose : c'est pour produire des harmoniques DANS la bande utile que l'on peut avoir besoin de sur-échantillonner.
Ça découle directement de l'approximation polynomiale autour du point de fonctionnement de l'ampli.
Je reviendrai faire un tour ce soir pour rentrer plus en détails ; là j'ai le boulot qui m'appelle.
0
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
13 Posté le 14/10/2013 à 17:15:02
0
globule_655
1941
AFicionado·a
Membre depuis 17 ans
14 Posté le 14/10/2013 à 17:41:51
Citation de EraTom :
Ce n'est pas complètement faux... mais c'est simpliste et donne un critère qui n'est pas pertinent.
Aller voir ce qu'il se passe dans la bande supérieure à la limite d'audition n'a pas un grand intérêt pour "l'audio" mais plutôt pour la conception électronique.
D'abord un ampli, une disto, etc. analogique n'a pas une bande passante infinie (rien que ses condo de liaisons et de découplages l'empêchent, le transfo de sortie aussi, etc.). Le "haut parleur" ne les restitue pas non plus.
Ensuite, même en mettant de côté cette limite de bande on peut montrer très rigoureusement que l'énergie des harmoniques introduites par la distorsion de l'amplification est décroissante quand on monte dans les fréquences : au bout de quelques harmoniques, celles-ci sont noyées dans le bruit.
Il y a effectivement une infinité d'harmoniques, noyées dans le bruit, au-delà de la bande perçue par l'oreille (et certainement au-dessus des fréquences que le matériel analogique peut restituer). Bon... en fait on peut les négliger au cube.
Le problème qui conduit à sur-échantillonner vient d'autre chose : c'est pour produire des harmoniques DANS la bande utile que l'on peut avoir besoin de sur-échantillonner.
Ça découle directement de l'approximation polynomiale autour du point de fonctionnement de l'ampli.
Je reviendrai faire un tour ce soir pour rentrer plus en détails ; là j'ai le boulot qui m'appelle.
Personne n'a parlé de bande passante infinie mais d'un nombre infini d'harmoniques, ce qui n'est pas du tout la même chose. Les distorsions vont générer des harmoniques qui n'existaient pas jusqu'alors dans le son d'origine (plus précisément, des partiels inharmoniques), tout en modifiant le rapport des harmoniques existantes. L'exemple le plus parlant serait la guitare électrique saturée comparée au son clean. C'est simple, pas simpliste.
Peace
Glob
0
L'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule....
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 17:44:52 ]
Anonyme
15 Posté le 14/10/2013 à 18:02:35
Citation :
mais d'un nombre infini d'harmoniques
Merci de valider ce genre d'affirmation par des arguments techniques et mathématiques un peu plus solides.
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 18:10:23 ]
globule_655
1941
AFicionado·a
Membre depuis 17 ans
16 Posté le 14/10/2013 à 19:12:45
Citation de Phil29 :
Citation :
mais d'un nombre infini d'harmoniques
Merci de valider ce genre d'affirmation par des arguments techniques et mathématiques un peu plus solides.
Je ne vois pas l'intérêt puisqu'il suffit d'ouvrir ses oreilles pour s'en rendre compte mais si tu y tiens et en restant dans les explications simples : le taux de distorsion harmonique globale d'un signal se calcule en divisant la valeur efficace des harmoniques par la valeur efficace du signal d'origine. Sachant qu'en analogique la valeur efficace d'un signal peut avoir une infinité de valeurs, le résultat d'une telle opération peut donc également avoir une infinité de valeurs.
Les harmoniques d'un signal ont toutes entre elles un rapport de fréquence, d'amplitude et de phase. Modifier ces rapports et/ou ajouter/supprimer du contenu harmonique constitue la distorsion. Pas besoin d'être un génie donc pour comprendre que toute électronique introduite sur le trajet d'un signal va induire de la distorsion, aussi infime soit-elle. En surchargeant l'entrée d'un préampli micro, par exemple, l'amplitude du signal dépasse celle que peut reproduire l'étage d'entrée, ce qui entraine de l'écrêtage. L'écrêtage introduit une composante de signal carré (harmoniques de rang impair) dans le signal d'origine, complexifié par le rapport d'amplitude de fréquence et de phase des harmoniques contenues dans ce même signal. Autrement dit, chaque harmonique peut subir sa propre distorsion qui s'ajoute à la distorsion globale. Plus on surcharge l'entrée, plus les harmoniques de faible niveau auront une chance de subir également l'écrêtage, générant à leur tour d'autres harmonique de rang impair et ainsi de suite jusqu'à ce que le niveau de distorsion soit tel que le signal se transforme en bruit blanc.
La saturation est différente de l'écrêtage par la plus forte complexité des harmoniques générées et va varier dans ses mécanisme suivant l'élément considéré (saturation d'une bande magnétique ou d'une lampe)... Mais je pense que vous avez saisi le principe.
Peace
Glob
0
L'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule....
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 19:13:54 ]
Anonyme
17 Posté le 14/10/2013 à 19:26:50
Ah oui là on voit très bien ... 
Citation :
L'écrêtage introduit une composante de signal carré (harmoniques de rang impair)
Cela dépend de la symétrie de l'écrêtage. Sinon les étages à tubes ne favoriseraient pas les harmoniques paires ...
La saturation est différente de l'écrêtage par la plus forte complexité des harmoniques générées
Electroniquement parlant c'est la même chose. Un signal est écrêté quand l'étage amplificateur est saturé !
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 19:39:00 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
18 Posté le 14/10/2013 à 20:01:21
Citation :
Euh... mais alors qu'elle est ta définition d'un partiel harmonique ?Personne n'a parlé de bande passante infinie mais d'un nombre infini d'harmoniques, ce qui n'est pas du tout la même chose.
Pour moi c'est une composante sinusoïdale dont la pulsation est proportionnelle (suivant un nombre entier) à la pulsation du fondamental.
Ce n'est pas la même chose mais il y a une relation de causalité : La bande passante (de l'étage de sortie) nécessaire pour reproduire un tel signal devrait aller du fondamental à l'harmonique de plus haute fréquence, et comme il y en "aurait une infinité", ça donne une idée de sa largueur (genre... infinie ?).
Dans la vraie vie, un étage de sortie avec une bande infinie n'existe pas (même avec un "pov'fil" électrique), donc impossible de sortir les harmoniques par infinité.
Simpliste parce que ça voudrait dire que l'on nie tous les effets capacitifs et inductifs d'un appareil réel (alors même qu'une lampe, censée produire la disto "ultime" en terme de grain et de couleur, présente par nature des effets capacitifs entre grille, plaque, etc. d'un dizaine de pF même "nue").
De plus, même si l'on met de côté ces effets de limitation de la bande de sortie, les amplitudes de ces composantes harmoniques vont décroissantes à partir d'un certain rang (prouvé par un certain théorème de convergence de Dirichlet), jusqu'à être noyées dans le bruit. Bon...
Citation :
Alors ce sont des harmoniques ou non ?Les distorsions vont générer des harmoniques qui n'existaient pas jusqu'alors dans le son d'origine (plus précisément, des partiels inharmoniques)
Si tu veux parler des effets d'intermodulation quand tu joues deux sons à des fréquences différentes, ce n'est vraiment pas cela qui pose problème aux schémas numériques... enfin, disons rien de plus que la distorsion harmonique d'un son périodique seul.
Citation :
Si ce que tu veux c'est que la quantification numérique empêche d'obtenir "n'importe quel niveau relatif" alors tu passes à côté de la façon dont on traite les erreurs de quantif.Sachant qu'en analogique la valeur efficace d'un signal peut avoir une infinité de valeurs, le résultat d'une telle opération peut donc également avoir une infinité de valeurs.
En 32bits float cette erreur est négligeable, et elle se comporte exactement comme un bruit blanc additif. En y regardant de plus près, on s’aperçoit que le bruit thermique d'un composant analogique est largement plus important que ce bruit de quantification : en fait il faudrait même "injecter de l'erreur" pour être plus proche du comportement analogique (ce qui se pratique).
Pour Phil29 qui demandait un cadre plus rigoureux :
L'idée du calcul est de réaliser l'approximation polynomiale d'un étage non-linéaire (la "disto") autour d'un point de fonctionnement, en clair, un DL d'un ordre aussi poussé que nécessaire (a priori infini, mais on verra qu'à partir d'un certain rang tout est noyé dans le bruit).
En petits signaux autour du point de polarisation on obtient :
s(t) = a1*e(t) + a2*e(t)² + a3*e(t)³ + ...
En prenant une sinusoïde seule : e(t) = cos(w*t)
e(t)² = cos(w*t)² = (1 + cos(2*w*t)) / 2
etc.
En passant en notation complexe et avec la formule du binôme de Newton, on peut établir que les e(t)^2n contiennent une combinaison linéaire des cos(2*p*w*t) avec p allant de 0 à n.
(idem pour les puissances impaires qui contiennent les composantes harmoniques impaires).
La difficulté pour les simulations numériques est qu'une puissance de e(t)^n pour n grand contient toutes les harmoniques de w à n*w (à la parité de n près) et qu'il faut sur-échantillonner pour calculer correctement cette puissance de e(t) même si l'on ne garde, à la fin, que ses composantes harmoniques dans la bande utile.
Mais ce que l'on peut établir en parallèle (et qui nous sauve... tout en donnant un sens physique à ces formules, bilans d'énergies obligent) est d'une part qu'à partir d'un certain n, les coefficients de la décomposition polynomiale deviennent petits (ils tendent vers 0, condition nécessaire à la convergence de la série entière), et d'autre part que les développements des formules trigo donnent une division par une puissance de 2 croissantes avec n : les contributions des puissance de e(t)^n dans la bande utile deviennent négligeables (devant le bruit et les autres composantes de puissances n moins grandes).
Ça rassure le physicien, et le technique, etc. qui peuvent allègrement négliger les harmoniques de fréquences élevées, même pour une disto violente (il faut juste en prendre un peu plus qu'avec un ampli hifi...).
Ça aide aussi celui qui tente de réaliser une simulation.
Pour essayer d'être un peu plus clair, on ne s'amuse pas à générer les "cos(n*w*t)" pour les sommer : pour simuler la distorsion on calcule le développement polynomiale et les puissances e(t)^n. Pour être sûr d'éviter tout problème de repliement dans la bande utile il faut augmenter la fréquence d'échantillonnage d'un rapport n, sommer puis sous-échantillonner à la fin.
Ça ne pose pas un gros problème pour une simulation "off-line" mais pour du temps réel ça peut exiger pas mal de ressource.... ou un compromis qui sera de plus en plus satisfaisant au fur et à mesure que les CPU deviennent plus puissants.
A la limite, on peut aussi supprimer le haut du spectre du signal qui sera, de toute manière, en dehors des clous :
- On filtre e(t) pour ne garder que la moitié inférieure de la bande.
- On calcule e(t)² avec la même fréquence d'échantillonnage que celle de départ.
- On filtre encore e(t)² pour ne garder que la moitié inférieure.
- On calcule e(t)^4 = (e(t)²)².
- etc.
Mais il faut alors que le filtre soit très proche d'un brickwall avec un phase linéaire (en tout cas, dans la bande utile ce qui demander un gabarit de filtre très serré), tout synchroniser, etc. ce qui ne facilite pas vraiment les choses et risque, finalement, de demander plus de ressources que le sur-échantillonnage.
Pour avoir testé cette dernière technique dans une implémentation, j'ai obtenu de bons résultats jusqu'à un ordre 4 ou 6 (largement suffisant pour simuler un pré-amp à lampe que l'on fait légèrement saturer), mais au-delà le filtre doit vraiment être très sélectif (ce n'est pas impossible, mais ça devenait moins intéressant que le sur-échantillonnage à cause du nombre croissant de coefficients du filtre).
Quand il y a plus qu'une seule sinusoïde, les phénomènes d'intermodulations produisent les composantes "inharmoniques" évoquées par globule_655.
En supposant qu'il y en ai deux, juste pour voir ce qu'il se passe :
e(t) = e1(t) + e2(t)
==>
e(t)² = e1(t)² + 2*e1(t)*e2(t) + e2(t)²
e1(t)*e2(t) produit la composante "inharmonique" qui, potentiellement, ne tombe pas sur les harmoniques de e1 et de e2.
Si w1 (resp. w2) est la fréquence max dans le spectre de e1(t) (resp. e2(t)), la fréquence max de e1(t)² est 2*w1, celle de e2(t)² est 2*w2 et celle de e1(t)*e2(t) est w1+w2.
Cette dernière est forcément inférieure au max parmis 2*w1 et 2*w2.
Ce raisonnement reste valide pour les puissances de n plus grande que 2 : Les fréquences des partiels produits par une élévation à la puissance n restent inférieures au max parmi n*w1 et n*w2.
Conclusion, si l'on sait gérer convenablement le calcul de e1^n et e2^n seuls, alors on sait gérer convenablement (e1+e2)^n : L'intermodulation est un faux problème (pour la simulation).
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 22:15:31 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
19 Posté le 14/10/2013 à 20:17:09
Citation :
Ouép.Cela dépend de la symétrie de l'écrêtage. Sinon les étages à tubes ne favoriseraient pas les harmoniques paires ...
Cf. les coefficients pairs et impaires du DL de la loi en puissance 3/2 caractéristique d'une lampe.
Citation :
+1Electroniquement parlant c'est la même chose. Un signal est écrêté quand l'étage amplificateur est saturé !
Et tout ce qui change entre distortion, overdrive et fuzz c'est le niveau d’écrêtage.
Ce qui apporte un peu plus de "subtilité" c'est que l'effet d'écrêtage n'est pas "tout ou rien" : les extrêmes d'amplitudes d'un signal sont déformées avant d'atteindre la saturation (où là, ça écrête). Tu n'auras pas "plus d'harmoniques", simplement des rapports un peu différents, notamment un peu moins élevés dans le haut du spectre.
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 20:28:02 ]
Danguit
3348
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 19 ans
20 Posté le 14/10/2013 à 22:20:48
Bonjour,
Citation :
Juste un petit point de détail : contrairement à ce que certains croient, un signal de guitare n'est pas vraiment constitué d'une fondamentale et d'harmoniques car il existe une inharmonicité. Donc une distorsion harmonique créera des fréquences différentes des "harmoniques" de la note jouée.tout en modifiant le rapport des harmoniques existantes. L'exemple le plus parlant serait la guitare électrique saturée comparée au son clean. C'est simple, pas simpliste.
0
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
21 Posté le 14/10/2013 à 23:27:19
est ce que quelqu'un sait estimer la puissance de calcul qu'il faudrait pour avoir numériquement le son d'une disto analogique en temp reel svp ? (au moins très très proche parce que la a mon oreille ca reste loin)
et si possible de donner un ordre de comparaison avec les puissances actuelle
merci
je precise que j'ai un sherman fb2 et les meilleurs vst pour comparer
et si possible de donner un ordre de comparaison avec les puissances actuelle
merci
je precise que j'ai un sherman fb2 et les meilleurs vst pour comparer
0
[ Dernière édition du message le 14/10/2013 à 23:53:01 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
Membre depuis 14 ans
22 Posté le 15/10/2013 à 00:10:00
Poulala, pas si simple à dire.
Il faudrait se pencher sérieusement sur les choix de la modélisation physique et de son niveau de finesse, des choix d'algorithmes numériques (rien que "l'inversion d'une matrice", par exemple, donne lieu à une littérature abondante), de l'implémentation (le passage au codage, sachant que des optimisations différentes sont possibles en fonction du jeu d'instruction du processeur ciblé, de l'adressage de la mémoire, etc.).
En tout cas il y a des indicateurs qui laissent penser que ce n'est pas si loin de nous :
- On commence à trouver des VSTi qui utilisent explicitement des modèles SPICE (bibliothèque utilisée pour simuler la simulation électronique dans l'industrie).
- On trouve, depuis quelques années, des publications présentées dans l'AES (Audio Engineering Society) qui proposent de simuler des étages d'amplifications à lampes avec des modèles physiques avancés en temps réel.
Il faudrait se pencher sérieusement sur les choix de la modélisation physique et de son niveau de finesse, des choix d'algorithmes numériques (rien que "l'inversion d'une matrice", par exemple, donne lieu à une littérature abondante), de l'implémentation (le passage au codage, sachant que des optimisations différentes sont possibles en fonction du jeu d'instruction du processeur ciblé, de l'adressage de la mémoire, etc.).
En tout cas il y a des indicateurs qui laissent penser que ce n'est pas si loin de nous :
- On commence à trouver des VSTi qui utilisent explicitement des modèles SPICE (bibliothèque utilisée pour simuler la simulation électronique dans l'industrie).
- On trouve, depuis quelques années, des publications présentées dans l'AES (Audio Engineering Society) qui proposent de simuler des étages d'amplifications à lampes avec des modèles physiques avancés en temps réel.
0
jesuspeur
168
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 22 ans
23 Posté le 15/10/2013 à 00:56:40
ca laisse rêveur...avoir un son type analoq avec la flexibilité du monde numérique...retraiter dans tout les sens en temps réel et que ca garde toujours ce son vivant ^^
je ne sais pas si il y aura l'utilité de créer de t'elle machines vu qu'on peu simplement enregistrer le son analo, mais j’espère pour le coté pratique et le plaisir qu'un jour la technologie aura assez avancé pour le faire simplement :]
après a l'oreille la différence entre c'est types de son est plus flagrante sur les disto ou les bass je trouve, sur les autres sons ca va, c'est déjà très bon, même si je trouve qu'en général, on dirais qu'il y a un voile blanc sur le son numérique
je n'ai malheureusement pas de compétences pour l'expliquer mais c'est ce que mon oreille me fait entendre
je ne sais pas si il y aura l'utilité de créer de t'elle machines vu qu'on peu simplement enregistrer le son analo, mais j’espère pour le coté pratique et le plaisir qu'un jour la technologie aura assez avancé pour le faire simplement :]
après a l'oreille la différence entre c'est types de son est plus flagrante sur les disto ou les bass je trouve, sur les autres sons ca va, c'est déjà très bon, même si je trouve qu'en général, on dirais qu'il y a un voile blanc sur le son numérique
je n'ai malheureusement pas de compétences pour l'expliquer mais c'est ce que mon oreille me fait entendre
0
[ Dernière édition du message le 15/10/2013 à 15:09:31 ]
Anonyme
24 Posté le 15/10/2013 à 08:43:22
+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. 
0
[ Dernière édition du message le 15/10/2013 à 09:03:34 ]
globule_655
1941
AFicionado·a
Membre depuis 17 ans
25 Posté le 15/10/2013 à 19:25:42
Citation de Phil29 :
+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.
Ne t'en fais pas, je suis là. Désolé de ne pas passer tout mon temps sur les forums.
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.
Ensuite, je n'ai rien lu ici qui contredise le fait qu'en analogique on peut obtenir une infinité de valeur, ce qui est impossible en numérique, 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. 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.
Pour ce qui est de la différence entre écrêtage et saturation, pour moi ce n'est pas du tout la même chose. Il me semble que seules les lampes et les bandes magnétiques saturent. L'écrêtage produit une déformation brutale du son (le signal à l'entrée dépasse la capacité en courant de l'étage d'entrée, ce qui "rabote" purement et simplement les crêtes), la saturation produit une déformation beaucoup plus progressive de la forme d'onde (le signal est "lissé" au fur et à mesure que le taux de magnétisation de la bande ou le nombre d'électrons entre l'anode et la cathode -ou entre la cathode et la grille pour une triode- de la lampe augmente jusqu'à saturation complète). Je peux me tromper, auquel cas je serai heureux d'avoir la bonne explication au niveau électronique.
Pour finir, je trouve triste que certaines personnes dépensent plus d'énergie à vouloir prouver qu'une autre à tort plutôt que de l'aider à comprendre pourquoi il a tort.
A bon entendeur
Peace
Glob
1
L'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule, l'abeille coule....
[ Dernière édition du message le 15/10/2013 à 19:27:56 ]
- < Liste des sujets
- Charte
- 1
- 2