Comportement de l'oreille humaine
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Dr Pouet
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Dr Pouet
Citation : Une remarque sur la sensibilité de l'oreille et sa dynamique.
J'ai trouvé différentes sources indiquant une compression "naturelle" de la dynamique de notre oreille, à haut volume.
On peut considérer que le seuil de la douleur se trouve aux alentours de 120db, et qu'il y a danger à une exposition prolongée à partir de 100 ou 110db.
Selon les courbes trouvées sur ce site :
http://perso.orange.fr/vb-audio/fr/pub/topo_000/son.htm
On voit bien qu'à 120db la réponse est pratiquement plate, alors que le niveau oscille entre 0 et 60db de pression acoustique pour le seuil d'audibilité entre 20Hz et 20Khz, ce qui correspond d'avantage à nos conditions d'écoute "naturelles" (disons 50db en moyenne).
Celà signifie que nous n'entendons pas la même chose à 60db qu'à 120db, étant donné cette compression de l'oreille (grosse compression des basses et aigues).
J'en viens donc à en déduire qu'entre 20-200Hz et 10-20Khz il y a une forte compression effectuée à 120db par rapport à un niveau moyen à 60db par exemple. Etant donné cette réponse en fréquence modifiée, celà me fait douter de la nécessité d'avoir un enregistrement final à plus de 16bits, soit 96db de dynamique, en terme de qualité du rendu.
A partir du moment ou l'oreille "compresse" fortement (entre 100 et 130db), plutôt les basses et aigues, mais également les médiums (un peu moins), nous perdons beaucoup de résolution. Une musique à 100db paraîtra très proche de la même à 120dB. Au lieu d'avoir par défaut un doublement du volume perçu tout les (environ) 10db, celà s'approcherait plutôt au doublement du volume perçu tout les 30db (simple extrapolation, je n'ai pas de mesures précises pour affiner), lié à cette compression naturelle de l'oreille (+ un mal de crâne et des acouphènes).
Autant je comprends très bien l'interêt de mixer en 20 ou 24bits, autant une dynamique de plus de 100db sur un morceau mixé et masterisé me laisse perplexe. Je fais cette remarque suite à une discussion avec des amis sur le sujet, ou les avis divergeaient, mais sans véritable argumentation concrète, ce que je m'efforce de faire ici.
La question qui en découle évidemment : à quel niveau acoustique sont pré-masterisés les albums par les professionnels de l'audio ? Le volume de travail est-il plutôt à 60,100,120db ? Parce qu'en fonction du volume, la "couleur" du mix va bien changer, modifiant la perception du spectre sonore à forte puissance...
Sans entrer dans des discours sans fin sur ceux qui entendent et ceux qui n'entendent pas la différence 16/24 bits sur le master... Quel est l'avis des pros sur la nécessité (ou non) d'avoir une plus grande résolution au finale ? (J'ai bien dis au final, pas durant le mix et le pré-mastering soyons d'accord, ou 20 bits semblent un minimum.)
Anonyme
Tout ceci n'est pas très nouveau!
Fletcher et Munson ont établi le comportement de l'oreille en 1933...
C'est connu et maîtrisé (normalement) par tout technicien du son.
L'utilisation de 24 bits est plus destinée à la finesse et la qualité des traitements utilisés qu'à l'obtention d'une dynamique élevée au final.
Dr Pouet
Citation : Celà signifie que nous n'entendons pas la même chose à 60db qu'à 120db, étant donné cette compression de l'oreille (grosse compression des basses et aigues).
Ca c'est sûr. La réponse en fréquence de l'oreille n'est pas proportionnelle en fonction du volume sonore. Ca correspond donc à une compression de dynamique multi-bande (mais probablement légère, une sorte de 2:1 en fait).
Voir :
Découverte du phénomène : https://en.wikipedia.org/wiki/Fletcher-Munson_curves
Vision actuelle : https://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contours
Citation : J'en viens donc à en déduire qu'entre 20-200Hz et 10-20Khz il y a une forte compression effectuée à 120db par rapport à un niveau moyen à 60db par exemple. Etant donné cette réponse en fréquence modifiée, celà me fait douter de la nécessité d'avoir un enregistrement final à plus de 16bits, soit 96db de dynamique, en terme de qualité du rendu.
Là il y a une erreur de raisonnement.
L'oreille et le cerveau appliquent un effet non proportionnel entre l'onde sonore extérieure et la sensation perçue. Néanmoins ce n'est pas un effet discontinu, et encore moins avec plafonnement : une compression 2:1 n'est PAS un limiteur (compression infinie).
Conclusion, pour retrouver les mêmes sensations, il n'y a pas d'autres possibilité que de reconstituer la même onde sonore.
De fait, en concert de musique classique avec un gros orchestre, purement acoustique, des écarts de volume de 100dB ne sont pas rares.
Citation : autant une dynamique de plus de 100db sur un morceau mixé et masterisé me laisse perplexe.
Certes. D'ailleurs le CD ne le fait pas, et personne ne s'en plaint. Pratiquement personne ne dispose d'une pièce d'écoute qui le permettrait. Par contre, 30 au 40 dB peuvent être utiles (dans une pièce assez grande et avec un bruit de fond faible). Entre le silence et une grosse pêche, on arrive facilement à ça.
Par ailleurs, dans les 96dB du CD, il faut non seulement caser la dynamique du morceau, mais aussi avoir une bonne marge par rapport au bruit de fond. Un gain très net du CD par rapport au vinyle (qui avait dans 60dB de dynamique) réside dans la pureté des silences : pas de souffle. C'était encore pire avec les K7. Lis mon message n°38 dans le thread 24bits/96kHz, ya un exemple audio pour se rendre compte que ces 16bits ne sont pas superflus (dès 14 on entend une dégradation, et même à 15 si on fait gaffe).
Citation : Le volume de travail est-il plutôt à 60,100,120db ?
C'est effectivement une question qui se pose !
Citation : la "couleur" du mix va bien changer, modifiant la perception du spectre sonore à forte puissance...
Ca c'est un problème réel, pas facile à résoudre : l'équilibre sonore varie en fonction du volume d'écoute. Selon que l'on monte ou baisse le volume, on change l'équilibre graves / médiums / aigüs. Le bouton loudness, ou les correcteurs grave/aigus ont pour but de compenser ça, mais c'est très approximatif.
Citation : Quel est l'avis des pros sur la nécessité (ou non) d'avoir une plus grande résolution au finale ? (J'ai bien dis au final...)
Je ne suis pas un pro mais je donne quand même mon avis.
J'ai assisté à une démo Cabasse qui consistait à comparer le son d'instruments réels (un trio jazz, avec piano Bösendorfer, batterie ou vibraphone et clarinette).
Le test était ultra-exigeant puisque l'on passant très régulièrement (disons tout les 2 mesures / 8 temps) des enceintes aux musiciens. Au début, tant que le volume n'est pas ajusté au dB près, on perçoit une différence de timbre (logique, effet Fletcher&Munson oblige). A la fin c'était... incroyable. Imperfection très nette sur la caisse claire jouée aux balais (normal, bruit blanc, super difficile à reproduire) ; très légère différence sur le piano (disons comme entre le modèle à 20.000euros et le modèle à 25.000euros d'une même gamme Bösendorfer) ; aucune différence sur la clarinette et le vibraphone.
Matos utilisé :
2 micros omni-directionnels type Schoeps.
préamp micro ?
DAT Sony (16 bits, 48kHz)
préamp hi-fi NAD pas bien cher
ampli hifi de puissance Cabasse
câbles Cabasse (amis hifistes... ;) )
enceintes Batlic + caisson Etna
Auditorium de 200 places, au pif 400m2
Conclusion : pratiquement aucun de ces maillon n'est un facteur limitant pour reproduire à l'identique un trio acoustique (à part la caisse claire). Donc les 16 bits sont notamment ok.
Il va sans dire que pour l'écrasante majorité d'entre nous le facteur limitant se situe ailleurs que sur les 16 bits du CD :
- la pièce d'écoute d'abord (taille, insonorisation, amortissement...)
- enceintes, très important
- un peu l'ampli, mais c'est déjà plus grand chose.
Anonyme
Citation : Fletcher et Munson ont établi le comportement de l'oreille en 1933...
La sensibilité de l'oreille humaine varie en fonction de la fréquence du son, et est plus sensible aux aigus qu'aux graves
Concernant les résolutions, notamment finale, il faut prendre en compte que pour l'audition, le cerveau à un rôle primordiale, puisque nos oreilles ne transmettent au cerveau ce que nous entendons, l'audition étant physiologique du à la sensibilité de l'oreille face aux fréquences et aussi psychologique car il y a un rapport du aux interprétations et perceptions qui nous sont propres.
Pourquoi un 16 bits / 44,1 Khz ?
La condition du théoreme de "Shannon-Nyquist", qui établis, qu'un signal analogique à numériser doit avoir une fréquence d'échantillonnage supérieur ou égal à 2 X la fréquence maxi du signal.
Le son fait partie d'un spectre electromagnetique compris entre 20 hertz et 20000 Khz, et l'oreille humaine ne perçoit plus rien au dela de 25 Khz, et le son est en principe un signal variable et continu et la numérisation du son va trancher ce signal pour que nos oreiles n'en perçoivent "aucun conséquence" et ce saucissonnage se nomme "échantillonnage", terme consistant à transformer une sinusoîde ( courbe ) en histogramme.
Et donc pour que cette technique soit efficace, elle faut qu'elle soit rapide, et pour la référence du CD Audio, la fréquence d'échantillonnage ( nombre de fois par seconde de tranche découpé )est de 44,1 Khz et en reprennant le théoreme plus haut, car à moins de 44000 Khz, nos oreilles pourraient être sujets à des phénomènes d'illusions auditives, souffle, bourdennement...
Pour numériser toutes ces valeurs, il faut les quantifiers, ces valeurs étant décimales, il vat falloir les arrondirs puis les traduires en valeur binaires, valeur de nos chers ordinateurs et leur nombres binaires, entiers ( 8, 16, 32, 64 bits )
Tout bit peut être égal à 0 ou 1 :
pour 16 bits ( CD Audio ) on aura 216 = 65536 valeurs
pour 32 bits = 4294967296 valeurs
Ce qui sous entends que plus l'échelle est grande, meilleure sera la numérisation.
Le CD Audio à donc une fréquence d'échantillonnage de 44,1 Khz et un codage de 16 Bits, numérisé au Format PCM ( Modulation d'implulsion codée ) que nous retrouvons sur CD, fichiers Wave ( pc ) ou Aiff ( mac )
En finalité le 44,1 Khz et 16 bits donne un rapport durée/qualité stisfaisant
Anonyme
C'est nouveau ça: les ondes sonores (qui sont un phénomène mécanique) font maintenant partie des ondes électromagnétiques
Dr Pouet
NoiseStation > je pense que tout ça était clair pour l'ami xtsea.
phil > est-ce que tu penses que chaque ingé son fait gaffe à toujours mixer à peu près au même volume ? Voire : existe-t-il une pratique commune aux divers studios de mixage afin de mixer à un volume équivalent ?
(je soupçonne que la réponse est non, mais ce serait mieux d'avoir les témoignages de gens qui travaillent dans des studios...)
Anonyme
xtsea
Merci beaucoup pour les réponses à ces questions, qui confirment quelque chose que je présentais mais n'avais pas vraiment pu expériementer dans les détails, faute de matériel d'une qualité décisive, mais aussi par manque d'informations sur ces détails psychoacoustiques.
Je m'en étais jusqu'à présent limité à l'aspect purement technique de reproduction et restitution. Celà dit la compression faite par l'oreille est facilement expérimentable en écoutant à bas ou haut volume, avec un peu d'attention on se rend vite compte que le son "change". Le problème du volume d'écoute choisi en studio est effectivement une question intéressante, pouvant ammener au volume d'écoute à adopter lors du mix en home studio...
guyomeuh
Citation : 85 dBA
voui voui c'est bien ça
par contre je croyais que c'étais en dB SPL, pas pondéré
jva me replonger la dedans
Anonyme
Citation : C'est nouveau ça: les ondes sonores (qui sont un phénomène mécanique) font maintenant partie des ondes électromagnétiques
Merci d'avoir rectifié, je me suis mal exprimé, et j'ai omis d'aller plus loin dans mon ex : que le son est la partie audible du spectre electromagnetique tout comme la lumière constitue la partie visible des ondes electromagnetique.
Dr Pouet
Citation : le son est la partie audible du spectre electromagnetique
Oui mais non : comme écrit plus haut, le son est une onde mécanique, c'est une vibrations des particules constituant l'air. Si tu tapes avec un marteau sur un mur en béton, le béton vibre, partout où il est en contact avec l'air la vibration se propage à l'air, l'air qui vibre et qui touche nos tympans, c'est ça le son. Quand notre ventre vibre avec les basses, c'est du son aussi.
Il n'y a rien d'électromagnétique dans tout ça. Evidemment, tant qu'on est dans le domaine électrique (lecteur CD, amplis...) c'est de l'électromagnétisme. Ensuite il y a un convertisseur, le terme générique est "transducteur", qui convertit une énergie électromagnétique en énergie mécanique : le haut-parleur. C'est une bobine avec un aimant, c'est un moteur quoi.
Anonyme
Ou alors c'est le nouveau gourou de la physique moderne
xtsea
Si je fais la synthèse de tout ça, j'en déduis que les SACD et autres DVD audio sont d'avantage une question marketting sans véritable plus-value, du moins pour ce qui concerne un son 24 bits et 140db de dynamique. Les fréquences d'échantillonnage, il semble surtout s'agir d'une histoire de rotation de phase liée au filtre anti-repliement, ce qui laisse penser qu'un filtre de très bonne qualité pourrait offrir un son comparable à 44.1Khz par rapport à un filtre "moyen" sur du 88.2Khz (vu que la fréquence à partir de laquelle les déphasages se font sentir est repoussée). Pour cette histoire de déphasage, il pourrait suffir de suréchantilloner le signal d'origine avant la lecture, puis reproduire à plus haute fréquence, donc à déphasage repoussé. Mais je pense que celà a déjà été utilisé, je ne réinventerai donc pas la roue
Pour en revenir aux formats haute qualité des DVD, je trouve qu'il est aussi pénible d'écouter de la musique avec une très grande dynamique, genre 80db, que d'en écouter une avec une très faible, moins de 10db. Dans un auditorium c'est surement trippant, mais dans mon salon je trouve ça fatiguant et oblige à une certaine concentration, fénéant que je suis. Je ne parle même pas des films ou il faut mettre le volume à fond pour entendre les dialogues des acteurs et se faire assourdir par une explosion. Ce genre de "réalisme", je n'en suis pas fan, bien que certains apprécient...
Encore une fois il y a ceux qui entendent, et ceux qui n'entendent pas des différences. Objectif, subjectif... Une chose certaine concerne le matériel employé, professionnel ou amateur, ainsi que les conditions d'écoute, auditorium ou salle de bain, tout celà détermine la qualité finale, aucun doute. Peut-être qu'un jour j'aurai la chance de visiter un vrai studio d'enregistrement et me rendre compte que le 24 bits 96Khz c'est vraiment mieux comme format de master finalisé, pour l'instant je n'en suis pas convaincu. (Et même si c'était le cas, je sais bien que je n'aurai jamais chez moi de conditions de studio pour profiter des détails d'une musique ou d'un film)
Dr Pouet
Citation : Si je fais la synthèse de tout ça, j'en déduis que les SACD et autres DVD audio sont d'avantage une question marketting sans véritable plus-value, du moins pour ce qui concerne un son 24 bits et 140db de dynamique.
C'est clair. Surtout si c'est le même mixage + pré-mastering qui est mis sur le SACD / DVD audio.
Citation : Pour cette histoire de déphasage, il pourrait suffir de suréchantilloner le signal d'origine avant la lecture, puis reproduire à plus haute fréquence, donc à déphasage repoussé. Mais je pense que celà a déjà été utilisé, je ne réinventerai donc pas la roue
C'est effectivement courant dans les lecteurs CD hi-fi.
Concernant le débat hifi-esque sur le support :
ce qui serait intéressant ce serait d'avoir pour chaque CD 2 mixages :
- un destiné aux micro-chaines avec leurs haut-parleurs minuscules (beaucoup de disques, voire la majorité, sont mixé + pré masterisés dans ce but)
- et un sans compromis, où le but est d'obtenir le meilleur son qui soit. Typiquement ce serait les grandes écoutes de studio qui seraient utilisées, et plus du tout les Yamaha NS10 et autres boites à chaussures. Notamment ce serait sans contraintes sur le grave.
Ca ce serait un progrès énorme.
Ca serait possible avec des CD double faces comme le SACD, ou bien sur un DVD il y a largement la place de mettre 2 CDs. Mais ça a très peu de chances de voir le jour : combien de personnes seront intéressées par cette fonctionnalité ? 5% ? 1% ? Ca peut pas être rentable...
Anonyme
Je répète donc ce que j'ai dit plus haut:
L'utilisation de 24 bits est plus destinée à la finesse et la qualité des traitements utilisés en cours de mixage qu'à l'obtention d'une dynamique élevée au final.
xtsea
Anonyme
Le 24 bits permet simplement de limiter les effets cumulatifs des artefacts numériques de tout traitement digital, et il y en a un paquet lors d'un mixage.Et cela s'entend même à volume modéré.
Je rappelle que, contrairement au monde analogique, c'est dans les faibles niveaux que le numérique est désastreux.Les micro-informations se retrouvent codées sur quelques bits seulement ce qui est préjudiciable à la qualité.
En analogique il n'y a pas de détérioration des micro-informations, au pire un effet de masquage par le bruit de fond, mais l'oreille s'en accomode facilement.
Dr Pouet
Citation : Dis-moi Phil29, puisque les masterings sont faits à 85db, est ce qu'on peut considérer qu'il s'agit-là de la dynamique maximale qui puisse être donnée à un album ?
85dB doit être le "volume moyen", non ? De sorte que si le mix est équilibré (en fréquences) à ce volume, il devrait l'être un peu partout au même volume. Evidemment si tu montes le volume il va sembler y avoir trop de graves et d'aigüs, et l'inverse si tu es en-dessous de 85dB.
Resterait à savoir comment est mesuré ce "volume moyen". Ca n'est pas forcément simple...
xtsea
Citation : Lis mon post précédent.
Le 24 bits permet simplement de limiter les effets cumulatifs des artefacts numériques de tout traitement digital, et il y en a un paquet lors d'un mixage.Et cela s'entend même à volume modéré.
Je rappelle que, contrairement au monde analogique, c'est dans les faibles niveaux que le numérique est désastreux.Les micro-informations se retrouvent codées sur quelques bits seulement ce qui est préjudiciable à la qualité.
En analogique il n'y a pas de détérioration des micro-informations, au pire un effet de masquage par le bruit de fond, mais l'oreille s'en accomode facilement.
Oui, j'ai bien compris ce que tu as écris, mais ça s'applique particulièrement aux CD en 16 bits. Il existe aussi des supports 24bits et dans ce cas, si on applique le même traitement qu'en 16bits, ça a effectivement un intéret plus que limité d'en utiliser 24 pour le son finalisé. J'ai très bien compris l'intêret du 24 bits pour les traitements, et du coup la non nécessité d'avoir du 24 bits au master final dans de pareilles conditions, si similaires au mastering pour faire du 16bits...
Un vrai mixage / mastering final 24 bits devrait donc être fait à part, et probablement avec un niveau d'écoute supérieur à 85dba pour entendre les subtilités... (en supposant que nos oreilles puissent profiter de ce gain de dynamique, ce qui n'est pas forcément évident. Au passage, 120db de rapport signal/bruit ca correspondrait donc à une limite matérielle de 20 bits de résolution pour la restitution sonore, pour les meilleurs étages audio).
Anonyme
La dynamique reproduite peut atteindre 50 à 60 dB chez l'auditeur (chiffre habituels pour de très bons vynils
ce qui veut dire que les signaux les plus faibles ne sont codés que sur 8 à 9 bits, tout à fait insuffisant pour une reproduction naturelles des détails (réverb effet de salle, petits bruits,...)
Le 24 bits permet de coder ces signaux sur 15 bits, ce qui est bien mieux!
j'enfonce le clou à nouveau:
arrêtez de parlez de dynamique, parlez qualité de codage et de traitement digital.
xtsea
Anonyme
N'importe qui peut en faire l'expérience en suivant parfaitement une conversation dans un bruit ambiant de niveau supérieur à celui de la conversation. La psychoacoustique et les capacité d'analyse de l'écoute dépasse largement les simples chiffres d'un système linéaire...
xtsea
xtsea
J'ai fait un fichier wave en 16 bits, et un décompte de 16 à 1 bits.
Pour chaque décompte, le volume sonore est baissé de 6db, ce qui correspond à une perte de 1 bit. A la fin bien sur, sur les 4 derniers, il ne reste plus grand chose à entendre...
La dynamique est sur 16 bits, soit 96db. La musique et les paroles de l'échantillon original dont le volume n'a pas été réduit est entre 17 et 18db RMS moyens. A la fin du décompte, au milieu du fichier, quand on n'entend plus rien ou presque, le décompte reprend de 16 à 1, MAIS à volume RMS constant : j'ai compressé et amplifié pour tout remettre au niveau max et entendre à fort volume la dégradation du signal... Mais n'oublions pas qu'à faible volume, cette dégradation est infime. Perso je ressens un peu la distortion à partir de 12 bits amplifiés, avec un matériel très moyen...
Pour tester le fichier, il faut toujours garder le bouton de volume au même endroit, ne pas jouer avec lorsque le son baisse, sinon ça ne reflète bien sur plus les conditions d'écoute dynamiques d'un morceau qui doit rester à volume constant, pour reproduire ce que l'artiste a voulu faire entendre... Une petite astuce de "calibrage" : faire en sorte de régler le volume du système d'écoute de manière à ce que l'on entende à peine le décompte à partir de 5, et qu'on ne l'entende plus vraiment à 4. Celà représente déjà une dynamique de 12 bits, soit plus de 70db, ce qui n'est pas mal avouons le. Les plus vicieux avec du bon matos iront jusqu'à entendre à peine le "3" et plus rien à 2, ils seront près de 90 db de dynamique par rapport au son le plus fort. Mais attention aux oreilles, ça peut surprendre quand on arrive au milieu
Pour le style musical, personne ne se fâche : basses, mediums, aigues et voie, vérifié au spectre. Petite remarque sur le "11", il est un peu plus foireux que les autres à l'enregistrement et saturait un poil (le 16 aussi d'ailleurs), à ne pas trop considérer, se concentrer sur la mélodie qui elle était en pure 16 bits, 24 en fait à l'origine.
(Le décompte a été enregistré avec un microphone parabolique, à coté d'un PC dont le bruit de ventilation ferait fuir une taupe... Mais bon, vite fait mal fait, on s'en contentera
C'est un wave 16 bits 44.1 Khz, un peu moins de 20Mo, 3 ou 4 min à télécharger en ADSL pour les curieux...
http://www.mytempdir.com/2039029
PS : Ne pas prendre "bit" au pied de la lettre, par exemple il faut comprendre 1 bit= entre [0;2[ bits. Ce qui signifie qu'on peut avoir 3 valeurs possibles, mais pas 4 sinon ce serait 2 bits inclus... (oui il y a des "morceaux" de bits). Les maniaques comprendront.
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