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Cartes son et repliement

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Sujet de la discussion Cartes son et repliement
Bonjour,
Je me suis livré à petit exercice vite fait de comparaison entre cartes sons sur la partie conversion A-N.
image.php
Le principe est d'injecter sur une entrée un signal de fréquence comprise entre #22.05kHz et #40kHz et de vérifier ce que l'on récupère en enregistrant à 44.1k. Ici le niveau d'injection était # -6dBfs.
Théoriquement rien, mais pratiquement il y a quelque chose de pas négligeable en haut du spectre.
Sur ce relevé on voit par exemple que la Fireface UC est la meilleure et que si le signal d'entrée comporte des composantes supérieures à 22kHz (intentionnelles ou non) les fréquences élevées seront dégradées sur la UA-4FX.
Edit :
Je viens de faire le test avec une Zoom R16. C'est tellement mauvais qu'il faudra que je fasse une contre-manip pour être sûr.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

[ Dernière édition du message le 12/07/2013 à 18:11:01 ]

2
Salut,


C'est intéressant (vraiment) mais il manque des critères pour dire quel filtre d'antialiasing est le meilleur, notamment comment se comporte le filtre dans la bande utile ?

Vu les têtes des réponses, on dirait des IIR. J'imagine que tu connais ces 4 familles de filtres :
1000px-Electronic_linear_filters.svg.png
Ces 4 filtres sont du même ordre, mais certains permettent de privilégier la raideur au détriment des rebonds, etc.
Les oscillations dans la bande utile ne sont pas forcément catastrophiques puisque l'on peut les corriger ensuite avec un EQ numérique (d’ailleurs, j'espère qu'il le font de base dans la carte son).

Quid du retard de groupe ?



Tu vas me traiter d'emmerdeur :oops: mais comment as-tu estimé les réponses en amplitudes ? (j'imagine un sweep assez lent avec une estimation de la puissance RMS sur une fenêtre glissante).

En regardant la forme de la remontée (avant la pente accentuée) je me demande si tu ne retrouves pas une partie du bruit de quantification mis en forme par une modulation sigma-delta.
Le principe de la modulation est de mettre en forme le bruit (normalement blanc sans la modulation) pour rejeter les basses fréquence dans le haut du spectre puis d'utiliser un filtre passe-bas "moyenneur". Le bruit de quantification n'est plus blanc (c'est le but) et ça permet de ne pas être obligé de monter trop haut pour la fréquence de sur-échantillonnage car sa puissance dans le bas du spectre est alors diminuée.
image031.jpg
Sur ce graphique (théorique mais qui décrit bien la réalité) on voit que dans le haut de la bande conservée la puissance du bruit de quantification est un peu plus importante quand dans le bas.

Sur tes mesures, avant le "coude" en bas des pentes d’atténuation des filtres, les niveaux grimpent de presque 15dB et c'est peut-être la puissance du bruit de quantif (additif) mis en forme par la modulation.

Si tout se passe bien, ce bruit est de moyenne nulle. Tu peux alors essayer de l’atténuée en faisant la moyenne (en amplitude, pas en puissance) sur quelques périodes, puis refaire la moyenne quadratique pour n'estimer que la puissance RMS du signal replié.

Bon enfin, mon objectif n'est pas de te casser les pieds ;) ; ce sont juste des suggestions pour améliorer ton protocole si ça t'intéresse et si ce n'est pas trop galère.

[ Dernière édition du message le 12/07/2013 à 18:28:59 ]

3
Tu ne me casses pas les pieds, mais je pense que tu entres trop souvent dans les détails et la théorie alors que de mon côté, j'ai passé l'âge et j'essaye de faire au plus simple pour mettre en évidence certains comportements. Je l'avais d'ailleurs déjà fait en sortie N-A pour montrer les artefacts liés au filtre anti-crénelage. En d'autres termes je privilégie la petite manip compréhensible par le plus grand nombre à la grande théorie réservée aux spécialistes. Mais l'un n'empêche pas l'autre !
J'ai fait la manip vite fait comme je l'ai indiqué, en faisant jouer un fichier wobulé (#22.05 -> #40k en 1mn) par un LS-5 Olympus (je n'ai pas vérifié sa BP) et en enregistrant via Cubase, Cubase LE ou Goldwave selon les cartes, calcul du spectre avec Audacity, récupération dans Excel. Il y a certainement des effets de bord, mais ce que je récupère correspond au symétrique du filtre anti-repliement par rapport à fe/2 (agrémenté éventuellement de distorsion d'intermodulation, ce qu'il faut que je vérifie sur le R16).
La manip montre simplement que les signaux supérieurs à Fe/2, intentionnels ou parasites (et des parasites il y en a je l'ai vérifié à l'oscilloscope !) augmentent le bruit (aléatoire ou déterministe, corrélé ou non au signal) dans la bande, principalement en haut du spectre, ce qui peut expliquer certaines différences audibles entre les cartes.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

4
Ok ok !
Mais à droite c'est peut-être 15dB plus bas que ce que tu mesures ;-)
5
Citation :
Mais à droite c'est peut-être 15dB plus bas que ce que tu mesures
Ce qui se passe à droite ne m'intéresse pas puisque dans un numériseur parfait ce serait éliminé. En revanche le résidu à gauche peut être très gênant. J'ai bien sûr vérifié grosso modo le niveau injecté (essai à 96k), et s'il était inférieur de 15 dB, cela se verrai à 22.05k sur le graphe (théoriquement on doit trouver un peu moins que le niveau injecté puisque le filtre commence à faire son effet).

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

6
Tu as complètement raison ; ce qui est gênant c'est ce qu'il se passe dans le bas de la bande utile.
Pour les 15dB, je pense qu'ils sont imputables au bruit de quantif qui ne fait pas parti du contenu replié.

Ceci dit, tu as complètement raison lorsque tu dis que je suis "trop théorique". Déformation professionnelle... Je m'en rends compte et j'essaie de me soigner ;)

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 01:47:30 ]

7
Citation :
Tu as complètement raison ;
Mis à part que l'on ne parlait pas de la même droite, j'avais compris qu'il s'agissait de la droite de Fe/2 (donc la réponse du filtre) et pas de la droite du graphe.
Je pense plutôt que le problème principal vient de la partie haute du spectre utile qui est complètement distordue par le repliement de fréquences qui n'ont rien à voir. Et donc pour moi gauche représentait le spectre utile.
Quant aux 15dB (qui font plutôt 7 et 8) ils ne sont pas anormaux dans la mesure où l'injection est de -6dB et que je n'ai pas fait un calcul rigoureux pour le niveau du spectre (une simple règle de 3 par rapport au niveau attendu). Le bruit est dû à la TF d'Audacity sur l'ensemble (mais il ne gêne pas trop pour comparer). En utilisant Goldwave on a le spectre en quasi temps réel et sans bruit (cf. exemple https://img.audiofanzine.com/image.php?lang=fr&identifier=image&size=normal&module=user&userPhoto_id=223976), mais on ne peut pas récupérer les données, donc...
En ce qui concerne le trop théorique, j'ai eu professionnellement plusieurs expériences désastreuses avec des spécialistes du traitement de signal, qui ont baladé tout le monde avec leurs grandes théories jusqu'à ce qu'on s'aperçoive, mais trop tard pour rectifier le tir, qu'ils n'avaient pas compris le problème réel. D'où ma méfiance.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 07:24:09 ]

8
Après manips complémentaire sur le ZOOM R16, nouveau graphe (remplace le précédent)
image.php
Avec une injection pour -6dBfs, le R16 est complètement non-linéaire et remplit le spectre.
Pour être linéaire il faut couper le préampli => -19dBfs, aligné ici sur les autres pour comparer.
On constate que UA-4FX et R16 ont la même forme, donc certainement le même filtre.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

9
Citation :
Mis à part que l'on ne parlait pas de la même droite, j'avais compris qu'il s'agissait de la droite de Fe/2 (donc la réponse du filtre) et pas de la droite du graphe.
lol, comme disent les jeunes...
Ok, je pensais que tu voulais évoquer ce qui se passe dans la zone audible. Ce qui se passe dans 20-22kHz n'est pas forcément dramatique (pas critique pour l'oreille). Ça peut être plus gênant pour les traitements.

Ce qui "m'inquiète" le plus avec ces filtres c'est que ce sont des IIR ; à moins d'avoir introduit des corrections de phases ad hoc il y aura des retards de groupes, d'autant plus importants que la raideur est forte et que les rebonds sont limités.

x
Hors sujet :
Citation :
j'ai eu professionnellement plusieurs expériences désastreuses avec des spécialistes du traitement de signal
Arf... Comme dans tous les métiers il y a du bon et du moins bon.
Je vais dire un truc qui va peut-être en faire hurler certains ou passer pour de la pédanterie, mais les spécialistes du traitement du signal vraiment balaises ce n'est pas dans le monde de l'audio qu'on les trouve (à part quelques exceptions). Tu vas plutôt les croiser dans la recherche médicale (à bosser sur les IRM &co), le militaire et le spatial ou dans les labo spécialisés dans la mesure.

Je vois très bien ce que tu veux dire mais je l'ai vécu de l'autre côté ;) Une expérience qui m'a marqué.
Je suis arrivé au milieu d'un projet où après 2 ans de développements le système ne marchait pas du tout parce que les "théoriciens" avaient fait n'importe quoi... il n'y avait que des jeunes inexpérimentés et ils se sont plantés. Normal, et on peut difficilement le leurs reprocher (c'est plutôt un reproche à faire à ceux qui les ont mis à cette place).

Les big boss de ma boîte m'ont demandé de réaliser une expertise. Après 4 mois d'investigation ma conclusion était "on pète tout et on recommence parce qu'aucun rustinage ne résoudra les problèmes".
Tu imagines alors la levée de boucliers des techniques et la frustration que ça a provoqué (bien légitime !). Je me suis retrouvé face à des personnes qui n'écoutaient plus nos directives et qui tombaient alors parfois dans des impasses parce qu'ils n'avaient pas la vision d'ensemble nécessaire.

J'ai dû d'abord taper du poing sur la table : A chacun son métier. Puis reconstruire la confiance nécessaire au travail en équipe tout en ayant la conscience aiguë que l'on m'attendait au tournant.
Ça a prit 8 mois pour retrouver une certaine légitimité grâce aux premiers résultats intermédiaires encourageants en montrant que les développements correspondaient exactement à nos prédictions et simulations, et j'ai enfin pu orienter la conception dans la direction tracée par mes travaux.
Tout le monde était alors sur-motivé et 6 mois plus tard nous avions un proto dont les perf dépassaient toutes les espérances.

Bon allez, j'arrête de raconter ma vie. Enfin, ce n'était pour dire "je suis trop fort" ; j'ai juste le sentiment de faire mon métier correctement, et quand un spécialiste en traitement du signal se plante à ce point en baladant tout le monde c'est que c'est en fait un charlatant.

Le truc c'est que le "théoricien" intervient dans les phases amonts des développements et il part assez souvent d'une feuille blanche. Tout le reste des développements s'enchaine à partir de son travail et la moindre petite erreur sur le papier à des conséquences terribles lorsque l'on arrive au produit final (du genre de ce que j'ai évoqué).
Ceci pour défendre un peu le théoricien qui se plante :-p : Tout le monde fait des erreurs, mais tout le monde ne les voit pas amplifiées de cette manière.

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 13:38:20 ]

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Hors sujet :
Citation :
Tu vas plutôt les croiser dans la recherche médicale (à bosser sur les IRM &co), le militaire et le spatial ou dans les labo spécialisés dans la mesure.
C'est bien là que je les ai trouvés (je n'ai jamais travaillé dans l'audio). Ils étaient certainement très forts dans leur spécialités mais ils ont été incapables de comprendre des besoins éloignés de leurs préoccupations habituelles, contrairement à quelques autres qui ont fait l'effort de se mettre au vocabulaire du demandeur pour définir le besoin (certains mots n'ont pas le même sens dans tous les domaines).

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 13:46:52 ]

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Hors sujet :

Et n'oublions pas le monde des télécoms, précurseur dans les technologies numériques en audio justement ...
La totalité des traitements numériques utilisés en "musique" vient de ce secteur ( conversion, compression, DSP, multiplexage, ...)

Le CNET à Lannion en est ( était ? ) le plus bel exemple.

 

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 14:02:47 ]

12
Pour revenir au sujet,
Citation :
Ce qui se passe dans 20-22kHz n'est pas forcément dramatique (pas critique pour l'oreille).
Et plus bas pour certaines cartes. Et même à 20k, je trouve 45dB d'écart entre les deux cartes extrêmes, ce n'est pas négligeable ! (et je signale que dans le relevé R16 (-19), les artefacts sont très audibles)
Sur mes exemple j'observe une corrélation entre prix&notoriété des cartes et qualité de la réjection hors-bande. Donc la question que je me pose est : est-ce simplement un signe de bonne qualité globale (choix des solutions techniques et composants, réalisation,...) ou est-ce une caractéristique pouvant avoir un impact audible en fonction des signaux traités (par exemple avec transitoires de forts niveaux ?

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

[ Dernière édition du message le 13/07/2013 à 14:51:53 ]

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...Et voilà se qui se passe quand on joue le signal enregistré sur la même carte (ici, UA-4FX sortie casque).
image.php
Dans un système parfait, on aurait le calme plat, et avec une "bonne" carte uniquement la bosse centrée sur 22.05k et pas large.
On voit bien que le filtre anti-crénelage n'a pas réussi à supprimer l'image du signal proche de Fe/2.
En poussant un peu le gain j'entends le signal parasite à des fréquences acceptables par mes oreilles fatiguées.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

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Citation de Danguit :
Après manips complémentaire sur le ZOOM R16, nouveau graphe (remplace le précédent)
image.php
Avec une injection pour -6dBfs, le R16 est complètement non-linéaire et remplit le spectre.
Pour être linéaire il faut couper le préampli => -19dBfs, aligné ici sur les autres pour comparer.
On constate que UA-4FX et R16 ont la même forme, donc certainement le même filtre.


Hello Danguit, déjà merci pour tes travaux ! Je me permet d'upper ton post car je ne comprends pas tout au mode opératoire et au sens des résultats, et en tant que possesseur de Zoom R16, ça m'intéresse fortement :)

Déjà si je comprends bien tu mesure la présente d'artefacts dans la zone utile (<22Khz) lié à la conversion A/N de signaux de fréquence > à F/2 (= 22khz) qui seraient censé ne pas être numérisés "en théorie" (je suppose donc qu'avant la conversion, les filtres IIR dont vous causez sont censés éliminer au mieux ce qui se passe au dessus de 22Khz)

Mais quand tu dis que tu envoie un signal qui varie entre 22k et 40k, peux tu détailler le protocole pour un newbie ? :bave: :
- comment génère tu ce signal ? (Je sais que dans Audacity par exemple tu peux générer des signaux en choisissant la forme d'onde / amplitude / fréquence, mais tu utilises peut être autre chose, un générateur physique ?)
- question liée, comment procèdes tu pour l'injection physique ?
- surtout, j'ai un doute sur ma compréhension des -6dbfs. Ça mesure l'intensité du signal en entrée ou bien en sortie du préamp des interfaces testées ?
- Comment sont réglés les préamps du coup ?

Par exemple pour le R16, tu injecte à -6 et -19 : est-ce que :
1) c'est l'intensité du signal entrant qui change, et dans les 2 cas le potard du préamp est à zéro
2) l'intensité du signal entrant est la même, et à -6 par exemple, le potard préamp serait à moitié de course, et à -19, il serait à zéro ?

En fait je suis tombé sur ce post après avoir vu ton graphe sur un autre post traitant des niveaux d'enregistrement, sur lequel tu préconisais, pour le R16, d'enregistrer à un niveau encore plus bas que d'autres interfaces de meilleure qualité. C'est uniquement en rapport à ce mauvais filtrage des "parasites > 22k" avant conversion, ou bien c'est plus général (qualité globale des préamps, ou autre ?)

Désolé si c'est un peu fouillis, j'essaye à la fois de comprendre l'expérience, mais aussi d'en tirer les conclusions pratiques pour une meilleure qualité d'enregistrement avec le R16

EDIT : ça m'intéresse d'autant plus que je peux essayer de compléter ces mesures, pouvant tester la conversion A/N :
- du R16
- d'une EMU 0404
- d'un multi TC-electronic M300 (dont la notice vante la qualité des convertisseurs, et conseille de les utiliser plutôt que ceux d'interface moyenne gamme :8))

EDIT2 : question complémentaire : ces parasites > 22Khz peuvent ils êtres aussi intense en condition "réele" d'enregistrement que dans ces tests d'insertion ? Quels sont les facteurs pouvant amplifier ces parasites de façon génante, et à quel niveau (bruit de fond capté par le micro / amplifié par le préamp ? Ondes parasites sur les cables ? Parasites sur les alimentations secteur du matos ?)

[ Dernière édition du message le 01/04/2014 à 10:45:55 ]

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Bonjour,
comme je l'ai indiqué, il s'agit de manips "vite fait" donc je ne me souviens pas de tous les détails
Le fichiers sont générés par Goldwave et son évaluateur d'expression (essayer la version d'évaluation). J'en ai fait une petite collection, sons purs ou comme ici sweep de 22.05 à 40k @96k et 0dBfs, durée 30 ou 60s, que je peut faire jouer par une carte son ou mon LS-5 Olympus. D'ailleurs il faut toujours vérifier que le fichier est joué à la bonne Fe et donc génère bien les signaux voulus (je me suis déjà fait avoir par des cartes son qui ne commutaient pas).
Le niveau de -6dBfs correspond à ce qui est enregistré sur la carte en test donc A-N (on ne regarde que ce qui se passe en entrée, sauf dans l'exemple UA-4FX sortie casque ou j'ai refait jouer le fichier enregistré par la même carte et récupéré le signal analogique sur un oscilloscope).
Je ne me souviens plus si je réglais le niveau de sortie du LS-5 ou la sensibilité de la carte sous test pour obtenir ce -6dB en jouant un signal dans la bande.
Quant à l'interprétation, la manip montre une atténuation, donc avec un signal réel hors bande sur le graphe on a grosso modo 64dB (-6- -70) à 18.5k (donc fparasite = 25.6k) pour les cartes les moins bonnes. Si le parasite est à -40dB, on devrait se retrouver à -104 si tout est linéaire. Dans le cas du R16, c'est différent puisqu'à fort niveau il est non linéaire. Je rappelle qu'au départ je m'intéressait uniquement au filtre anti-repliement et pas à la distorsion et que je n'ai pas poussé les investigations.
En ce qui concerne les parasites, on peut avoir par exemple des oscillations à fort niveau, etc...

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En complément, si tu as envie de faire des manips comparatives, j'avais testé un truc (cf. https://fr.audiofanzine.com/techniques-du-son/forums/t.553883,pourquoi-faire-des-prises-en-24bit-96-khz,post.7749085.html ) dont j'aurais aimé avoir le résultat sur différents systèmes (cartes son et enceintes ou casques), mais non seulement cela n'a pas intéressé grand monde, mais ça a viré au pugilat. Je ne désespère cependant pas que quelqu'un tente le coup un jour.

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Merci pour tout ça, je vais refaire un peu de lecture pour tenter de me mettre en partie à niveau :)
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En complément et suite à un comparatif 44.1k/96k, j'ai fait un essai d'envoi de burst (10 périodes de sinus 20kHz) dans différentes machines selon 2 méthodes, lecture d'un fichier @44.1k (généré dans Scilab) ou enregistrement d'un fichier @88.2k joué par un LS-5 puis lecture. Nota : les niveaux ne sont pas exactement les mêmes.
image.php
En lecture d'un même fichier, je constate peu de différences.
En revanche, en enregistrement-lecture il se produit un phénomène curieux (pour l'instant) : pour les cartes a priori les moins performantes (la FFUC étant réputée la meilleure) on observe une baisse de la fréquence (le signal dure plus longtemps). En faisant l'essai avec du 20k CW, la fréquence est correcte, donc à creuser.

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