Le jitter
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Christophe - Audio Addict
Suite à quelques demandes sur un autre sujet, voici un sujet dédié à un sujet "à la mode" : le jitter.
Pour ceux qui veulent en savoir davantages : mon mémoire sur le jitter.
Citation : Moi ce qui m'interesse principalement, c'est les problemes de jitter justement sur le stockage. Ce que je veux dire c'est qu'au moment ou tu stockes, tu repars a zero niveau jitter, non? Je ne capte pas a quel moment dans un transfert numerique ton jitter peut affecter definitivement ton signal.
Le jitter est important "uniquement" lors des conversions A/D et D/A. Ce n'est pas que le reste n'est pas important mais on n'a aucune maitrise dessus : le traitement de l'information par un processeur, le stockage sur un disque dur...
Si le convertisseur est sujet au jitter lors de l'échantillonnage (A/D), alors, comme expliqué dans le mémoire, les échantillons n'auront pas les bonnes valeurs.
Lors de la conversion D/A, pour que l'on puisse entendre quelque chose de réaliste et fidèle, il faut aussi que l'horloge soit bonne.
Entre les deux (encore un fois je vous renvoie à mon mémoire) on n'a pas vraiment de maitrise sur ce qui se passe. On peut envoyer un signal numérique parfait (horloge parfaite) vers un convertisseur D/A, le fait de passer dans du câble va grandement détériorer le signal. Si bien qu'au-delà de la qualité de l'horloge qui a émis le signal numérique, c'est avant tout l'horloge du convertisseur D/A qui va être primordiale.
Idem pour un signal d'horloge (WordClock par exemple) : le passage dans un câble va être "dramatique" et comme dit dans le mémoire, pour avoir un minimum de jitter, il vaut mieux clocker un convertisseur sur son horloge interne que sur un WC passé au travers de x mètre(s) de câble. Evidemment, dans des systèmes audionumériques complexes, avoir une horloge maitresse est essentiel.
Alors pourquoi perçoit-on des différences lorsque l'on change la référence de synchro d'un convertisseur ? Tout simplement parce qu'il y a des différences audibles ! Mais elles ne sont à mettre au bénéfice d'une réduction du jitter parfois, on peut préférer un signal "jitterisé" car il va être un peu distordu, contenir des harmoniques...
Dan Lavry (qui est, lui, un vrai spécialiste, un scientifique...) a beaucoup écrit à ce sujet.
Citation : et aussi ça:
Citation :
2) si c'est pas bon on l'entendra ;
on l'entendra comment? tu aurais des exemples a faire ecouter?
Mon mémoire était illustré par des exemples sonores issus de "The digital audio CD" de Markus Erne. Extrèmement intéressant mais où l'on se rend compte de la subtilité extrème du phénomène.
Citation : Pour moi jusque la, le jitter ça ne concerne qu'une conversion, je vois pas trop comment un transfert de données numeriques peut etre affecté.
Un transfert numérique sera de facto (dû au câblage) affecté par un jitter. Mais ce qui compte est la qualité de l'horloge au niveau des convertisseurs.
PS : je ne me pose pas là en spécialiste du jitter mais je réponds à quelques questions posées suite à la communication du lien vers mon travail.
Dr Pouet
J'ai parcouru rapidement et superficiellement le document indiqué par docks ( "Clocking, Jitter and the Digidesign 192 I/O Audio Interface" ), mais sauf erreur ça confirme ce qu'on a écrit :
une horloge externe ne peu pas améliorer la précision de l'horloge qu'elle pilote, c'est ce qu'explique Dan lavry dans ces articles, mais on retrouve également ce discour dans les docs techniques de digidesign par exemple, avec mesures du jitter à l'appui, en clockage interne et en clockage externe, et de mémoire y'a quelque chose comme un facteur 10 d'augmentation du jitter en clockage externe.
Après, forcément ça agit plus ou moins sur le son, donc de manière subjective, on peu préférer le clockage externe de par les distorsions supplémentaires que ça va amener, mais en aucun cas ça ne peut améliorer la conversion en terme de précision.
D'après Dan Lavry :
- qui est techniquement ultra compétent, ça se voit dans ses explications nombreuses et claires, sur de nombreux forums
- auquel pas mal d'ingés-son reconnus accordent une grande confiance (Bob Katz le premier)
- et qui ne cherche généralement pas à "bidouiller" ses argumentations techniques pour vendre ses produits
Chaque appareil contient une horloge, et une boucle d'asservissement (PLL = phase locked loop). Quand on utilise une horloge externe, elle remplace l'horloge interne mais pas la PLL. Or :
- la PLL assure le lissage de l'horloge, elle joue donc un rôle prépondérant
- le signal d'horloge est très "délicat" (sensible aux parasites, au longueurs de câbles...) ; l'idéal est donc que l'horloge soit au plus près des composants à piloter
Tout ça fait qu'une horloge externe a très peu de chances d'améliorer un appareil ayant une horloge interne. Si cet appareil est déjà de qualité correcte, on risque plutôt de dégrader son comportement.
Donc une horloge externe ne sert généralement à rien, sauf... dans le cas où elle est de toute façon indispensable : 2 ou plusieurs appareils à synchroniser entre eux. A l'origine elles ont été conçues pour ça. Après comme des gens en ont acheté en espérant améliorer leur matos, les fabricants ont du mal à cracher sur ces ventes supplémentaires...
Les mesures indiquent que l'interface 192IO de Digi a 2 voire 3 fois moins de jitter en interne qu'avec une synchro externe avec l'horloge Digi, voir figure 16 page 17. Texto:
The increase in jitter is, of course, passed on to the rest of the system as is shown in Figure 16. The blue trace represents a 192 on internal sync—average amount of jitter is around 62 picoseconds. The red trace shows the 192 on external sync, using Clock “A” on internal sync—average jitter is roughly 68 picoseconds. The green trace shows the 192 on external sync with the same clock resolved to word clock—average jitter is now 145 picoseconds. And finally the purple trace shows the 192 on external sync with the Clock “A” locked to video—the average jitter is 190 picoseconds.
Il expliquent aussi (page 13) que les horloges ont souvent une sortie directe sans PLL, ce qui donne des mesures favorables ; mais qu'en utilisation une PLL sera forcément dans la boucle, et là les mesures se dégradent :
It is important to note that most commercially available dedicated clocks use non-PLL’ed XO’s to produce low-jitter outputs. Since these are direct outputs from the crystals, they typically boast very low jitter specs which are quoted in marketing materials. However, when these devices are locked to video or word clock, they must engage a PLL which often has much worse characteristics. For example, Figure 15 shows a Clock “A’s” output when resolved to internal sync (crystal) and then to word clock. Internal sync shows an average of less than 70 picoseconds while externally synced to word clock, it increases to over 190 picoseconds.
De plus, des mesures d'horloges fabriquées par d'autres marques sont plutôt moins bonnes:
Figure 21 shows the jitter spectrum of a popular dedicated clock. Compared to the 192 I/O’s internal clock, there are several spikes in the audible band as well as significant high frequency spikes. The adjectives most associated with the sound this device imparts on the audio are “warm”, “punchy low end”, “defined imaging”, and “pleasing top end”.
Figure 22 shows the jitter spectrum of another extremely popular clock. And again, anecdotal perception of this clock is that it provides a “clearer” image when used to clock a Pro Tools system. From measurements only, it has more than twice the amount of average jitter and at some frequencies 10 times more than a 192 I/O! Why, then, is it perceived to sound better?
"extremely popular" ça doit être la Big Ben.
Figure 23 shows the jitter spectrum of a third popular dedicated clock. Note the overall rise in the midrange frequencies and large spikes at 5 kHz, 17 kHz and 18.8 kHz. Again, the words used to describe the benefits of this clock are “wider image”, “more stable”, and “brighter without being harsh”.
Au passage on peut féliciter Digidesign de faire régulièrement des articles très sérieux dans ce genre, pour répondre à des questions courantes, complexes et nécessitant matériel + compétence.
[ Dernière édition du message le 29/04/2011 à 21:32:58 ]
tazzrecord
Aujourd'hui j'ai une Fireface 800 et un ADI8DS, la FF étant le maitre.
Je souhaites acquerir un Mytek ADC96 stereo pour enregistrer mes mixs en sortie de ma console Audient.
Dans ce cas, mon reflexe serait de mettre le Mytek en maitre et les RME en esclave ( un via wordclock, l'autre via Spdif).
Etant donné que l'horloge des Rme est precises à qq nanosecondes alors que la Mytek a qq picosecondes, ce qui est 1000 fois plus précis, je me dis que même si le cable deteriore un peu, cela ne devrait pas dégrader les performances des convertisseurs RME ??
Mais après avoir lu le thread, le doute m'habites.
rroland
Cela dit, rien ne t'interdit de comparer et de tester différentes configurations, et de choisir ce qui sonne le mieux.
cahun
Ca m'intéresserait beaucoup de le lire.
Pourquoi jouer tant de notes, alors qu'il suffit de jouer les plus belles.
Anonyme
cahun
Pourquoi jouer tant de notes, alors qu'il suffit de jouer les plus belles.
cahun
Bravo à Christophe Audio-addict pour son mémoire, en tout cas, et au divers intervenants!
Pourquoi jouer tant de notes, alors qu'il suffit de jouer les plus belles.
bouyakaboy
Conclusions
Overall, it should be clear from these tests that employing an external master clock cannot and will not improve the sound quality of a digital audio system. It might change it, and subjectively that change might be preferred, but it won’t change things for the better in any technical sense. A-D conversion performance will not improve: the best that can be hoped for is that the A-D conversion won’t become significantly degraded. In most cases, the technical performance will actually become worse, albeit only marginally so.
Having said all this, the use of a master clock may well make a digital audio system much more convenient and stable to operate — and that may well be a very desirable benefit in its own right, easily outweighing any minor performance compromises of slaved A-D converters. Or it may ensure the required synchronism between sample rates and video frames is achieved, which is absolutely vital in any video-related work.
The obvious conclusion is that in simple digital audio setups a master clock is usually unnecessary, although it remains critical that multiple digital devices are clocked sensibly. In more elaborate digital audio systems, a master clock can make the task of slaving multiple units much easier and neater, and allow the system to operate more reliably. In systems where digital audio is being used in synchronism with video, an appropriate master clock is absolutely essential. But in any of these cases, the use of a master clock will not improve the audio quality achieved by the converters in any technical sense — and the most expensive clocks fare no better in this regard than the least expensive. The only relevant criteria for purchase is whether the clock provides the facilities, inputs and outputs required, and is designed sufficiently well to conform with AES11 Grade 1 standard.
[ Dernière édition du message le 28/02/2013 à 17:16:42 ]
Anonyme
Ben c'est pas un scoop, et seuls les sonorisateurs (qui semblent toujours avoir un métro de retard sur le sujet du numérique*) sont encore convaincus du contraire.
* Je dis ça parce qu'il n'y a plus guère que chez les prestataires de sono que j'entends encore vanter l'amélioration des perfs d'une console grâce à une MasterClock, avec en plus souvent l'argument que c'est encore plus important si le nombre de voies utilisées augmente. Pour moi, ce dernier argument n'a aucun fondement théorique (du moins connu de moi), et je n'ai pas entendu ces prestataires me parler de tests en double aveugle non plus. Cela fait plus partie des légendes du merveilleux monde de l'audio
JM
EraTom
D'après Dan Lavry :
- qui est techniquement ultra compétent[...]
[...]
- la PLL assure le lissage de l'horloge, elle joue donc un rôle prépondérant
- le signal d'horloge est très "délicat" (sensible aux parasites, au longueurs de câbles...) ; l'idéal est donc que l'horloge soit au plus près des composants à piloter
A l'intérieur d'un système numérique (je veux dire, en usage purement interne), lorsque l'on rencontre un PLL elle est plutôt utilisée pour multiplier une fréquence d'horloge (diviser c'est simple, multiplier proprement est une autre paire de manches).
Typiquement un quartz monte à quelques dizaines de MHz et la PLL est utilisée pour fabriquer une horloge interne qui passe à quelques centaines de MHz.
Dans une carte son... on ne dépasse pas le MHz ; l'usage d'une PLL n'est a priori pas nécessaire.
En interne, un signal d'horloge émis "au plus près des composants" va présenter une tête de signal carrée, par exemple entre 0V et 5V ; un simple seuillage permet de détecter si les fronts (montants et descendants) et si ceux-ci sont rapides (i.e. la pente bien raide proche de +oo) la précision du seuillage n'a pas d'impact majeur sur le jitter.
Une horloge externe passe par des câbles plus ou moins longs, plus ou moins protéger contre les parasitages avant d'attaquer les composants à piloter.
Pour comprendre ce qu'il se passe un câble doit être vu comme un "guide d'onde", ou du moins comme une successions de petits réseaux inductance - capacité (s'il y a un blindage) - résistance.
Ce que l'on montre théoriquement (et que l'on observe très nettement expérimentalement dès 2 à 3 mètres de câbles) c'est que les "fronts d'horloges" qui étaient bien verticaux "s'étalent" ; la succession de créneaux du signal d'horloge devient une succession de trapèzes.
La pente des fronts étant moins importante (et si on ajoute en plus le bruit) le "seuillage" devient très peu précis pour détecter les fronts, introduisant alors un jitter important.
Il faut donc utiliser une autre technique : une PLL qui va servir à "lisser la fréquence".
Pour résumer ce que je raconte :
- Avec une horloge interne une PLL pour "lisser la fréquence" ne me semble pas vraiment utile et je doute que beaucoup de conception en intègre.
- Avec une horloge externe une PLL devient incontournable et ses performances intrinsèques sont à prendre en compte dans le bilan de la perfo en jitter.
L'utilisation d'une horloge externe introduit une dégradation / correction de la fréquence que ne présente pas une horloge interne ; ça doit suffire à expliquer la différence de jitter.
S'il y a ici d'autres personnes qui ont des compétences en conception de circuits numériques peut-être pourront-elles confirmer ou infirmer ce que je dis.
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