Audionumérique, acoustique, électronique en audio : les informations essentielles et les bases
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Dr Pouet
52038
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Tout d'abord un courte bibliographie :
Dr Pouet
52038
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Hors sujet :
Saloperie de B&W
Puis un rappel de la chaîne audio, clair, net et précis :
Citation de ReNo :
Citation :Le seul truc au niveau du protocole, c'est de s'assurer que le matos utilisé n'introduit pas de biais. Or, je ne crois pas qu'il existe un constructeur qui soit capable de fabriquer une console avec deux tranches parfaitement identiques, un casque avec deux oreillettes proposant la même réponse en fréquence, et du coup, je me pose la question sur les convertisseurs audio. Est-ce qu'avec deux occurrences d'une même modèle d'interface audio, on obtient un signal strictement identique sur une conversion AN ? Je veux dire : les convertisseurs sont ils tous strictement identiques, au pouillième près ? Si tel n'est pas le cas, on tient un premier biais. J'imagine du coup qu'on devra passer par une table numérique qui gérera la conversion numérique et distribuera le signal aux différents ordis...
Y'a t'il vraiment besoin de faire ce test ? si on prend le chemin du signal d'un enregistrement classique
instrument
air
microphone
cable
préampli
ADC
DtD
On se rend compte que la conversion en numérique est faite dans le DAC (soit en amont du DAW digital Audio Workstation, = STAN Station de Travail Audio Numérique = un ordinateur avec un logiciel d'enregistrement, autrefois appelé "séquenceur" ou encore DtD = Direct to Disk). La STAN ne fait que de lire des fichiers PCM stocké sur un disque dur (ou dans la RAM). Il ne saurait pas y avoir de différence !
Partant de ce principe, on peut donc réaliser des tests de simples sommations de fichiers importés.
En gros, tu prends 8 pistes,
- tu les fous toutes dans ta STAN, tu t'assures que les pan law sont identiques, que le dither automatique ou les fonctions "heat" ou autres sont désactivées, que le summing se réalise bien en 64bit float et tu tires un render de la sommation des 8 pistes
- tu répètes l'opération dans toutes les STANs
- ensuite, tu prends tous les renders et tu les importes dans une STAN au hasard et tu les compares en "null test"... t'auras un joli petit silence. Pourquoi ? Parce que ça déjà été fait (notamment pas Docks et Jan ici même sur AF).
Sinon, Lestien, lors de tes comparos, as-tu bien réglé les pan law de logic et de cubase à la même valeur ? Parce qu'il me semble que Logic est en 0db, et que cubase est en -3db par défaut... du coup, le simple import d'un fichier dans le DAW sonnera 3db plus fort dans Logic que Cubase... et ça, ça fait une différence évidemment, mais ca ne change absolument rien en terme de qualité.
[ Dernière édition du message le 19/03/2017 à 02:04:40 ]
Dr Pouet
52038
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C'est ici qu'on lit que la sommation, tant en numérique dans la STAN, qu'en acoustique, se fait selon une simple addition. Ce sont les lois de la nature, de la physique... Elles sont bien heureusement respectées par nos logiciels favoris, qui ne seraient de toute façon pas grand chose pour remettre en question quelques siècles de théories et d'observations physiques.
Images tirées du livre de Curtis Roads chez Dunod, page 43 et suivantes (librairie scientifique ancienne et réputée ; et concernant la vinification, dans leur gamme "La Vigne", je recommande "Connaissance et travail du vin" ) :
en résumé : « La nature mixe acoustiquement dans l'air, ou dans le domaine numérique, selon les règles de simple addition. »
Pour ceux qui douteraient de la parole de Curtis Roads, la justification théorique, physique et mathématique est la suivante :
http://www.tangentex.com/Ondes.htm
Comme les amplitudes s'ajoutent ; c'est pareil d'enregistrer ensemble des sons A et B. Ou d'abord A, puis B, et d'additionner les deux dans la STAN (et dans n'iporte quelle STAN). Si la fonction R est l'enregistrement (ici enregistrement + réverb acoustique) on a donc :
R(a) + R(b) = R(a + b)
Avec un exemple audio écoutable sur Soundcloud (certes un peu miteux en termes de qualité audio et artistique, mais néanmoins éclairant d'un point de vue expérimental) :
https://fr.audiofanzine.com/hifi/forums/t.164072,les-gri-gris-en-hi-fi,post.9180834.html
Images tirées du livre de Curtis Roads chez Dunod, page 43 et suivantes (librairie scientifique ancienne et réputée ; et concernant la vinification, dans leur gamme "La Vigne", je recommande "Connaissance et travail du vin" ) :
en résumé : « La nature mixe acoustiquement dans l'air, ou dans le domaine numérique, selon les règles de simple addition. »
Pour ceux qui douteraient de la parole de Curtis Roads, la justification théorique, physique et mathématique est la suivante :
Citation :
Superposition d'ondes - Principe
Le principe de superposition découle de la linéarité de l'équation de d'Alembert (en l'an 1747 ; résumé par mon prof de physique de classe de mathématiques spéciales : « ce qui se passe ici et maintenant, se passera plus loin et plus tard », c'est aussi général que ça, autrement dit ce sont des conséquences beaucoup plus vastes qu'on ne pourrait le croire à première vue).
De cette linéarité, il résulte que toute combinaison linéaire (donc multiplication et addition ; ou gain et sommation) de solutions de l'équation, est aussi solution de l'équation.
En pratique, il suffit d'observer les rides à la surface d'un étang. Lorsque deux rides se croisent, leurs amplitudes s'ajoutent en donnant une ride plus importante, puis chaque ride repart de son coté.
http://www.tangentex.com/Ondes.htm
Comme les amplitudes s'ajoutent ; c'est pareil d'enregistrer ensemble des sons A et B. Ou d'abord A, puis B, et d'additionner les deux dans la STAN (et dans n'iporte quelle STAN). Si la fonction R est l'enregistrement (ici enregistrement + réverb acoustique) on a donc :
R(a) + R(b) = R(a + b)
Avec un exemple audio écoutable sur Soundcloud (certes un peu miteux en termes de qualité audio et artistique, mais néanmoins éclairant d'un point de vue expérimental) :
https://fr.audiofanzine.com/hifi/forums/t.164072,les-gri-gris-en-hi-fi,post.9180834.html
[ Dernière édition du message le 19/03/2017 à 09:36:31 ]
Dr Pouet
52038
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Ce qui en découle et qui est l'objet de sempiternels débats sur Audiofanzine (et autres forums moins bien) c'est qu'il faut arrêter de propager ces bêtises sur la sommation qui serait différente d'un logiciel à un autre. En fait appliquer un gain et faire une sommation, c'est comme par exemple : sur une liste de prix HT ajouter la TVA puis additionner la commande (cf algorithmes ci-après). Faites le dans Excel, on sait que ça donne toujours la même chose ! Là on remplace "prix" par "sample" (échantillon), et c'est tout (cf d'Alembert et Curtis Roads, cités ci-dessus). Prétendre le contraire et demander à chacun de tester, désolé mais c'est aussi ridicule que de vérifier si la caisse enregistreuse s'est trompé dans son cumul (mais vous pouvez quand même vérifier 
).
Tout ça vient du fait qu'en analogique il était évidemment beaucoup plus compliqué (et en fait totalement impossible) de faire des additions qui soient exactes à -144dBFS près (les microphones et préamplificateurs ont un rapport signal bruit inférieur à 120dB ; déjà 100dB est excellent). Ce chiffre correspond à la "mantisse" d'un nombre à virgule flottante en 32 bits. Ce format de nombres est utilisés dans toutes les STAN, sauf certaines versions de ProTools un peu arriérées
(compatibilité ascendante oblige). On y reviendra, mais pour faire court la mantisse est la partie "suite de chiffres" (123456), tandis que l'exposant est la partie "position de la virgule" (0,00123456 ou bien 123,456 ou bien...) et en 32 bits cette dynamique va de +700dBFS à -700dBFS.
Quelques liens :
L'absence de différence de son entre les séquenceurs / moteur audio :
- algorithme de Ardour = https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.3578705.html
- algorithme de Live (Ableton) par Robert Henke = https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.3578667.html
- exemple "tableur excel", puis algorithme Audacity : https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.5413434.html
Pour ceux qui ont fait de la programmation, voici le code source de la sommation dans Ardour (après avoir appliqué les gains) :
C'est (évidemment) d'une simplicité biblique : c'est juste une addition ! Mais bon c'est normal, c'est comme ça que fait la nature avec les ondes acoustiques. Faire autrement n'apporterait que de la coloration, de la distorsion et autres synonymes.
Pour les "nombres à virgule flottante" utilisés par nos logiciels, voici quelques explications (après rapide Googlage) :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Virgule_flottante
https://fr.wikipedia.org/wiki/IEEE_754
http://www.positron-libre.com/cours/electronique/systeme-numeration/nombre-virgule-flottante.php
).Tout ça vient du fait qu'en analogique il était évidemment beaucoup plus compliqué (et en fait totalement impossible) de faire des additions qui soient exactes à -144dBFS près (les microphones et préamplificateurs ont un rapport signal bruit inférieur à 120dB ; déjà 100dB est excellent). Ce chiffre correspond à la "mantisse" d'un nombre à virgule flottante en 32 bits. Ce format de nombres est utilisés dans toutes les STAN, sauf certaines versions de ProTools un peu arriérées
(compatibilité ascendante oblige). On y reviendra, mais pour faire court la mantisse est la partie "suite de chiffres" (123456), tandis que l'exposant est la partie "position de la virgule" (0,00123456 ou bien 123,456 ou bien...) et en 32 bits cette dynamique va de +700dBFS à -700dBFS.Quelques liens :
L'absence de différence de son entre les séquenceurs / moteur audio :
- algorithme de Ardour = https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.3578705.html
- algorithme de Live (Ableton) par Robert Henke = https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.3578667.html
- exemple "tableur excel", puis algorithme Audacity : https://fr.audiofanzine.com/mao/forums/t.179681,tordre-le-cou-au-moteur-audio,post.5413434.html
Pour ceux qui ont fait de la programmation, voici le code source de la sommation dans Ardour (après avoir appliqué les gains) :
void mix_buffers_no_gain (ARDOUR::Sample *dst, ARDOUR::Sample *src, nframes_t nframes) {
for (nframes_t i=0; i < nframes; i++) {
dst[i] += src[i];
}
}
C'est (évidemment) d'une simplicité biblique : c'est juste une addition !
Mais bon c'est normal, c'est comme ça que fait la nature avec les ondes acoustiques. Faire autrement n'apporterait que de la coloration, de la distorsion et autres synonymes.Pour les "nombres à virgule flottante" utilisés par nos logiciels, voici quelques explications (après rapide Googlage) :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Virgule_flottante
https://fr.wikipedia.org/wiki/IEEE_754
http://www.positron-libre.com/cours/electronique/systeme-numeration/nombre-virgule-flottante.php
Darkmoon
4068
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 20 ans
Excellente mini-synthèse et résumé Dr pouet!
"Si t'enregistres à Poudlard, avec l'ingé son Dumbledore, les lois physiques tu peux t'en foutre. Mais dans l'monde réel, les lois physiques, les mesures, le dBFS, tout ça existe bel et bien." youtou
Anonyme
2720
Nantho Valentine
4156
Rédacteur·trice
Membre depuis 23 ans
TC Hotrod
8217
Je poste, donc je suis
Membre depuis 13 ans
C'est bien de reprendre à zéro et d'en faire un condensé facile d'accès et compréhensible, Dr Pouet.
nujazzbes
460
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 10 ans
Tshaw91
484
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 10 ans
Anonyme
672
nujazzbes
460
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 10 ans
Anonyme
672
Dr Pouet
52038
Membre d’honneur
Membre depuis 21 ans
Anonyme
672
On va vite faire le tour de la question alors !!
Dr Pouet
52038
Membre d’honneur
Membre depuis 21 ans
Mais ce ne serait pas grave. Par contre ce serait étonnant ...vu les messages dans le sujet sur Logic 10.3, ainsi que dans des centaines d'autres fils de discussion...
Vidéo très claire, très didactique, avec de vieux instruments de mesures de laboratoire d'électronique (générateur d'ondes, oscilloscope, distorsiomètre), et donc avec un signal qui suit un chemin entièrement analogique.
On peut donc voir s'il y a des créneaux, en sortie d'un convertisseur numérique / analogique (= CNA = DAC), ou ce qu'il se passe si on réduit le nombre de bits en passant de 16 à 8, etc...
Sur YouTube la vidéo est en anglais ; mais on peut aussi la télécharger avec des sous-titres dans de nombreuses langues chez Xiph.org organisation créée par Chris "Mont" Montgomery, l'auteur de cette vidéo, et qui travaille aussi chez Red Hat, célèbre éditeur de distributions Linux).
https://xiph.org/video/vid2.shtml
C'est lui qui a créé le format Ogg Vorbis ; il n'est donc pas le premier venu :
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Chris_Montgomery
Une cassette audio (celle inventée par Philips en 1963) a un bruit de fond qu'on appelle souffle de bande magnétique (tape hiss). Dans le meilleur des cas, une telle cassette permet d'exploiter l'équivalent de 9 bits ; mais en pratique c'est plus proche de 6 voire de 5 bits ; 13 bits pour les meilleures bandes utilisées en studio (avec les meilleurs appareils les mieux entretenus).
L'amélioration du dither est très nette sur du 8 bits. Elle se voit également sur du 16 bits, sauf que comme les artefacts sont vers -100dBFS, il y a peu de chances que ça s'entende. Mais l'explication est très claire, ainsi que celle sur le dither avec noise shaping.
...vu les messages dans le sujet sur Logic 10.3, ainsi que dans des centaines d'autres fils de discussion...Citation de ReNo :
petit rappel de base
Vidéo très claire, très didactique, avec de vieux instruments de mesures de laboratoire d'électronique (générateur d'ondes, oscilloscope, distorsiomètre), et donc avec un signal qui suit un chemin entièrement analogique.
On peut donc voir s'il y a des créneaux, en sortie d'un convertisseur numérique / analogique (= CNA = DAC), ou ce qu'il se passe si on réduit le nombre de bits en passant de 16 à 8, etc...
Sur YouTube la vidéo est en anglais ; mais on peut aussi la télécharger avec des sous-titres dans de nombreuses langues chez Xiph.org organisation créée par Chris "Mont" Montgomery, l'auteur de cette vidéo, et qui travaille aussi chez Red Hat, célèbre éditeur de distributions Linux).
https://xiph.org/video/vid2.shtml
C'est lui qui a créé le format Ogg Vorbis ; il n'est donc pas le premier venu :
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Chris_Montgomery
Citation :
He holds a B.S. in electrical engineering and computer science from the Massachusetts Institute of Technology and a M.Eng. degree in computer engineering from the Tokyo Institute of Technology.[4]
A multimedia programmer, free software advocate and musician,[5] Monty resides in the Boston area. He previously worked for Red Hat on improving the quality of the Ogg Theora format and decoders. In October 2013, he announced[6] his almost immediate switch to Mozilla. Work on Daala will be an important part of his work there.
Une cassette audio (celle inventée par Philips en 1963) a un bruit de fond qu'on appelle souffle de bande magnétique (tape hiss). Dans le meilleur des cas, une telle cassette permet d'exploiter l'équivalent de 9 bits ; mais en pratique c'est plus proche de 6 voire de 5 bits ; 13 bits pour les meilleures bandes utilisées en studio (avec les meilleurs appareils les mieux entretenus).
L'amélioration du dither est très nette sur du 8 bits. Elle se voit également sur du 16 bits, sauf que comme les artefacts sont vers -100dBFS, il y a peu de chances que ça s'entende. Mais l'explication est très claire, ainsi que celle sur le dither avec noise shaping.
[ Dernière édition du message le 20/03/2017 à 20:26:33 ]
Darkmoon
4068
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 20 ans
j'avais déjà visionné en anglais, mais merci pour les liens avec sous-titres français DR Pouet.
Moi j'ai bien aimé ce passage :
« Malgré tout le temps que je viens de passer sur le tramage (dither), on parle ici de différences qui commencent 100 décibels sous le niveau maximal. Peut-être que si le CD avait eu 14 bits tel que conçu à l'origine, le tramage (dither) pourrait être important. Peut-être. À 16 bits, vraiment, c'est du pareil au même. On peut penser au tramage (dither) comme d'une police d'assurance qui donne quelque décibels supplémentaires de gamme dynamique, juste au cas où. Le fait est que personne n'a jamais ruiné un superbe enregistrement en n'appliquant pas de tramage (dither) à la version finale. »
C'est un euphémisme!
Moi j'ai bien aimé ce passage :
« Malgré tout le temps que je viens de passer sur le tramage (dither), on parle ici de différences qui commencent 100 décibels sous le niveau maximal. Peut-être que si le CD avait eu 14 bits tel que conçu à l'origine, le tramage (dither) pourrait être important. Peut-être. À 16 bits, vraiment, c'est du pareil au même. On peut penser au tramage (dither) comme d'une police d'assurance qui donne quelque décibels supplémentaires de gamme dynamique, juste au cas où. Le fait est que personne n'a jamais ruiné un superbe enregistrement en n'appliquant pas de tramage (dither) à la version finale. »
Citation de Dr :
sauf que comme les artefacts sont vers -100dBFS, il y a peu de chances que ça s'entende.
C'est un euphémisme!
"Si t'enregistres à Poudlard, avec l'ingé son Dumbledore, les lois physiques tu peux t'en foutre. Mais dans l'monde réel, les lois physiques, les mesures, le dBFS, tout ça existe bel et bien." youtou
[ Dernière édition du message le 21/03/2017 à 01:57:48 ]
EraTom
2282
AFicionado·a
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8413
EraTom
2282
AFicionado·a
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Dr Pouet
52038
Membre d’honneur
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EraTom
2282
AFicionado·a
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Dr Pouet
52038
Membre d’honneur
Membre depuis 21 ans
Citation :
pour comparer et ramener un bruit numérique à un bruit "analogique" il faut considérer une mesure sur toute la bande passante du système (et pas seulement la bande audible) sans pondération
Ça et la pondération des dBSPL, ça me semble dans le sujet. Donc si quelqu'un se sent de rédiger une explication, qu'il n'hésite pas !
Merci à Reno d'ailleurs, pour les explications et sources d'informations qu'il apporte.
Anonyme
8413
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