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Sujet Différence numérique et anologique

  • 104 réponses
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  • 22 followers
Sujet de la discussion Différence numérique et anologique
Hello !

Tout est dans le titre , j'aimerais connaitre la différence entre l'analogique et le numérique et si la différence est la même dans l'écoute musicale que dans le matériel !
Désole si je suis pas dans la bonne catégorie je suis un peu perdu sur le forum !

Merci !!!

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11
Ah si c'est possible d'avoir une dernière petite précision , qu'est-ce qu'un appareil dit intégralement numérique ... ?

<3 <3 <3

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C'est pas très courant ... je suppose que ca serait un appareil qui n'a pas de convertisseurs analogique-numérique en entrée et en sortie, seulement des entrées-sorties numériques (S/PDIF, AES-EBU, ADAT ...).
Ce serait par exemple le cas d'un lecteur de CD qui n'aurait qu'une sortie optique (pas sûr que ca existe).

Musikmesser 2013 - Bullshit Gourous - Tocxic Instruments - festivals Foud'Rock, Metal Sphère et la Tour met les Watts

13
Citation de Danbei :
@matm85, peut être que ce n’était pas clair, mes objections concernaient ce qui est souligné dans les citations:
Citation :
Plus il y en a (des échantillons) et plus le son est de bonne qualité

Peu importe qu'on appelle ça des échantillons ou des pixels pour faire comprendre, c'est faux.

Donc si je comprends bien ce n'est pas du à l'échantillonnage mais à la compression ?

Citation de Denbei :
Citation :
En théorie, c'est vrai
(qu'un signal échantillonnée n'est pas fidèle au signal analogique), non, en théorie, pour peu qu'on respecte certaines conditions, on peut reconstruire le signal d'origine avec le signal échantillonnée.
Et c'est pas "à peu près" ou "plus ou moins" ou "approximativement" ou "avec une certaine précision" ou "avec une erreur inaudible"... mais c'est "exactement" ou même "sans erreurs inaudible".

Là je ne comprends pas : dans un fichier numérique on ne peut tout de même pas arriver à la perfection, si ? Explique moi comment c'est possible.
Sinon désolé d'avoir dit des trucs faux :??:

[ Dernière édition du message le 17/08/2015 à 16:22:37 ]

14
Citation :
C'est pas très courant ... je suppose que ca serait un appareil qui n'a pas de convertisseurs analogique-numérique en entrée et en sortie, seulement des entrées-sorties numériques (S/PDIF, AES-EBU, ADAT ...).
Ce serait par exemple le cas d'un lecteur de CD qui n'aurait qu'une sortie optique (pas sûr que ca existe).


Dans ce cas je ne comprend pas cette phrase !

''Aujourd’hui, les progrès réalisés en matière d’informatique ont permis de très fortement augmenter les voix de polyphonie, qui peuvent aller jusqu’à 128 sur des appareils intégralement numériques.''

<3 <3 <3

15
Citation de matm85 :
Donc si je comprends bien ce n'est pas du à l'échantillonnage mais à la compression ?

Oui, si il y a une compression avec perte (par exemple MP3), on supprime des informations qui sont censées être pas ou peu audibles.
Mais il existe des compressions sans perte (par exemple FLAC).

Citation de matm85 :
Là je ne comprends pas : dans un fichier numérique on ne peut tout de même pas arriver à la perfection, si ? Explique moi comment c'est possible.

Si. C'est valable dans un certain domaine de fréquence (en-dessous de la moitié de la fréquence d'échantillonnage, et c'est pour ca qu'on échantillonne à des fréquences supérieures au double des fréquences audibles : 44.1kHz pour 20kHz). Dans ce domaine, on obtient une reconstruction parfaite du signal, ca a été démontré indépendamment par Shannon et Nyquist. Toutefois il y a toujours des tolérances des composants qui interviennent (jitter d'horloge côté numérique, bruit thermique côté analogique ...) qui font que la perfection n'est pas de ce monde.
Côté résolution en amplitude, l'approximation entre deux valeurs numériques s'exprime sous la forme d'un bruit de quantification. Et en 24 bits c'est extrêmement faible, bien plus faible que les bruits apportés par les sous-systèmes analogiques en amont et en aval. Dit autrement, le rapport signal/bruit est plus grand que la dynamique de l'oreille humaine.

Citation de nujazzbes :
Dans ce cas je ne comprend pas cette phrase !
''Aujourd’hui, les progrès réalisés en matière d’informatique ont permis de très fortement augmenter les voix de polyphonie, qui peuvent aller jusqu’à 128 sur des appareils intégralement numériques.''

C'est par ce que ca ne parle pas de la même chose, le "intégralement" n'est pas pris au pied de la lettre. Là tu parles de synthés, et même le plus numérique des synthés a quand même une sortie analogique. Y compris un plug-in dans un ordi finira par sortir de la carte son en analogique pour aller remuer les membranes des HP.

Musikmesser 2013 - Bullshit Gourous - Tocxic Instruments - festivals Foud'Rock, Metal Sphère et la Tour met les Watts

[ Dernière édition du message le 17/08/2015 à 16:47:39 ]

16
Citation de Jimbass :
Si. C'est valable dans un certain domaine de fréquence (en-dessous de la moitié de la fréquence d'échantillonnage, et c'est pour ca qu'on échantillonne à des fréquences supérieures au double des fréquences audibles : 44.1kHz pour 20kHz). Dans ce domaine, on obtient une reconstruction parfaite du signal, ca a été démontré indépendamment par Shannon et Nyquist. Toutefois il y a toujours des tolérances des composants qui interviennent (jitter d'horloge côté numérique, bruit thermique côté analogique ...) qui font que la perfection n'est pas de ce monde.
Côté résolution en amplitude, l'approximation entre deux valeurs numériques s'exprime sous la forme d'un bruit de quantification. Et en 24 bits c'est extrêmement faible, bien plus faible que les bruits apportés par les sous-systèmes analogiques en amont et en aval. Dit autrement, le rapport signal/bruit est plus grand que la dynamique de l'oreille humaine.

Alors là, désolé mais j'ai beaucoup de mal à comprendre...
En gros, cela veux dire que l'échantillonnage est tellement précis qu'aucune variation du son, même infime, ne peut y échapper, et que les seuls défauts audibles sont créés par les composants des systèmes d'enregistrement / lecture ?

[ Dernière édition du message le 17/08/2015 à 18:34:12 ]

17
Citation :
Là tu parles de synthés, et même le plus numérique des synthés a quand même une sortie analogique


Mouais je comprend pas encore tout , il va falloir que j'approfondisse cela . Merci de votre aide !

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x
Hors sujet :
@matm85 Voici une idée grossière de comment fonctionne l'échantillonnage, ça t’éclairera j'espère :

A partir d'un signal échantillonnée,
1915350.png
pour reconstituer le signal d'origine on aurait envie de joindre chacun des points par des droites, ou pire, de prolonger horizontalement chaque point pour faire des marches d’escaliers. On se rend vite compte que ça va pas trop ressembler à ce que l'on veut obtenir. Beaucoup de confusion viennent du fait que certains s’arrêtent la (alors que je pense pas qu'aucun convertisseur n'a jamais fonctionné comme ça).

L'idée est plus astucieuse, on remplace chaque point par une courbe bizarre comme ça:
co02im57_bis.gif
Si on a respecté certaines conditions avant d'échantillonner on retrouve exactement le signal de départ en additionnant toutes ces courbes venant de chacun des échantillons.

Comme ça on se demande bien pourquoi ça pourrai marcher, cependant en maîtrisant la théorie de la transformation de Fourrier ça viens assez naturellement.

La condition à respecter avant d'échantillonner est qu'il faut que le spectre du signal soit bornée (il n'y a plus rien à partir d'une certaine fréquence). Il suffit alors d'échantillonner à une fréquence au moins deux fois plus élevé que la fréquence maximal contenue dans le signal.
Il faut bien comprendre qu'on peut prendre indifféremment (ça n’influera pas le résultat final) n'importe quelle fréquence d'échantillonnage qui respecte cette condition. (ça c'est en théorie hein, en pratique si on prend trop grand ça peut poser des problèmes).


C'est cool, sauf qu'un signal qui commence et/ou s’arrête (ceux qui nous intéresse en gros) a un spectre infini.
On coupe alors le spectre pour qu'il soit fini, on perd quelque chose !
Et on s'en fiche puisque que nos oreilles ne permettent pas d'entendre la partie qu'on coupe.

Le principe théorique permet de reconstituer exactement le signal qui nous intéresse (ce qu'on peut entendre), bien sur l’implémentation demande de réfléchir un peu plus et impose de s’éloigner du modèle idéal. De la même manière que l'analogique, des défauts seront présent en pratique.
Cela dit le numérique permet une transparence bien meilleur que l'analogique, que ce soit pour le stockage ou le traitement.

[ Dernière édition du message le 17/08/2015 à 19:42:07 ]

19
en gros ...oui!
seul bémol eventuel, l'enregistrement des ultrasons des chauves souris (entre 100 et 200khz ) ...:-D ...mais cela ne concerne plus vraiment l'oreille humaine !

x
Hors sujet :
whaouu...Danbei ....joli post pédagogique !:bravo2:

[ Dernière édition du message le 17/08/2015 à 19:35:54 ]

20
Citation de matm85 :
Sinon désolé d'avoir dit des trucs faux
Et bien là tu as le droit à toute ma considération ! Des gens qui disent des trucs faux sans le reconnaître et en pourrissant les forums il y en a beaucoup (trop).

Citation de matm85 :
Là je ne comprends pas : dans un fichier numérique on ne peut tout de même pas arriver à la perfection, si ? Explique moi comment c'est possible.
Si si... Enfin, en analogique la "perfection" n'existe pas non plus et il faut d'abord savoir de quoi l'on parle.
Enfin je veux dire, il faut d'abord se donner des grandeurs à mesurer / comparer.

D'abord l'oreille humaine a ses limites :
- Une bande passante (le 20Hz - 20kHz, pour simplifier) ;
- Une sensibilité (liée à l'amplitude sur chaque fréquence) ;
- L'environnement n'est jamais parfait (il y a des bruits environnents, etc. même dans les meilleurs conditions d'écoute).

Un dispositif analogique aussi :
- Il a lui aussi une bande passante limitée ;
- Il rajoute toujours du "bruit" (c'est ce qu'indique le SNR) ;
- La distorsion ;
- ...

Il y a bien sûr d'autres trucs à prendre en compte mais l'essentiel est là.

La perfection : Si un appareil est capable de reproduire des sons en présentant des caractéristiques qui vont au-delà des limitations de l'ouïe on peut le considérer "parfait".
Un dispositif numérique peut faire mieux qu'un dispositif analogique sur ces caractéristiques (et les autres, et c'est bien le cas aujourd'hui lorsqu'il est bien utilisé).

Il faut aussi se rendre compte des ordres de grandeur : Lorsque l'on dit que l'oreille n'entend rien au-delà que 20kHz c'est que des mesures sur un grand nombre de personnes ont montré que quelques rares individus sont capables de percevoir "un truc" à des fréquences proches de 20kHz avec une puissance sonore de plus de 100dB SPL (et ils n'ont pas été exposés longtemps pour ne pas produire de dommage à leurs oreilles).
Tu vois le niveau ? Alors quand quelqu'un t'explique qu'il "entend une différence" quand la bande est plus grande dans des conditions normales d'écoute... euh... Non. Ou alors ça vient d'autre chose.

Citation de matm85 :
C'était une manière de dire que le son numérique est enregistré de cette façon, puis lissé ensuite par l'appareil de lecture
Citation de matm85 :
En gros, cela veux dire que l'échantillonnage est tellement précis qu'aucune variation du son, même infime, ne peut y échapper
C'est là que tu te trompes ; c'est une idée répandue mais ce n'est pas de cette manière que cela fonctionne, ou du moins, ce n'est pas la bonne façon de l'interpréter.

Oublie la représentation graphique que tu as postée parce que ce n'est pas comme cela que ça se passe (c'est expliqué dans la vidéo Danbei).


Lors de la numérisation d'un signal il y a deux étapes :
- L'échantillonnage (à une fréquence de 44,1kHz dans le cas du CD) ;
- La quantification (une graduation du niveau d'amplitude, sur 16bits ça fait 2^16 = 65536 niveaux différents).

La quantification entraîne bien une perte irréversible sur le signal mais j'y reviendrai plus tard si tu veux.


L'échantillonnage, lui, n'implique pas de perte d'information même s'il y a des "trous" entre deux échantillons.
Le "vrai signal analogique" ne peut pas faire ce qu'il veut entre deux échantillons : Il bouge d'une façon que l'on sait prédire sans erreur. Du coup on peut reconstruire le signal sans se planter.
Une façon simplifiée de le dire c'est qu'un signal analogique dont la fréquence max est bornée ne peut pas varier librement (sinon... il pourrait contenir une fréquence plus importante) et c'est ce qui est exploité lors de la reconstruction du signal à partir de sa version numérique.


En fait un signal numérique échantillonné à une fréquence Fe permet de représenter un signal qui contient une bande de fréquences dont la largeur est au maximum de Fe/2 sans perte d'information.
Avec un CD @44,1kHz on peut représenter un signal d'une largeur de 22,05kHz (de 0Hz à 22,05kHz) sans perte.

Si le signal a une largeur spectrale (la bande de fréquences) plus large que Fe/2 alors, oui, il y a un problème. A cause du recouvrement spectral il est impossible de reconstruire le signal sans ambiguïté.
Ceci a été démontré une fois pour toute par Nyquist et Shannon (avec le théorème éponyme).


Du coup qu'est-ce que l'on fait ?

Le signal analogique passe d'abord dans un filtre "anti-recouvrement" (ou "antialiasing" en anglais) qui garantit que rien ne dépasse dans le spectre. Dans le cas de l'audio, le filtre conserve tout ce qu'il y a avant Fe/2 et coupe tout ce qu'il pourrait y avoir au-delà.

On échantillonne à Fe, ensuite on fait des traitements, des machins, on grave les info numériques sur un CD où on les envoie par le Wifi... Tout ce que tu veux.

Et puis on reconstruit le signal : On sait que son contenu spectral ne dépasse pas Fe/2 (on a fait ce qu'il fallait pour) et on sait alors comment il va se comporter entre deux échantillons. En fait, il bouge forcément suivant cette courbe, il ne peut pas faire autrement :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sinus_cardinal
(si tu regardes dans le §Utilisation et applications tu peux lire "la fonction sinus cardinal permet la synthèse exacte des signaux à spectre de support fini (formule de Shannon, 1949)." C'est ce que j'essaie de t'expliquer).


Alors, oui, on applique un filtre au départ qui retire des fréquences hautes. Mais du coup qu'est-ce que tu obtiens au final ? Un système qui retransmet parfaitement un signal avec une bande passante de Fe/2.

Regarde les ampli, casques, etc. ceux qui peuvent dépasser les 20kHz ne sont pas du tout monnaie courante... En numérique on sait allez sans problème jusqu'à Fe = 96kHz et plus. T'as de la marge !