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Résolution et fréquence d'échantillonnage

  • 18 réponses
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  • 5 followers
Sujet de la discussion Résolution et fréquence d'échantillonnage
Bonjour,

je souhaiterais avoir un échange avec tous ceux qui s'intéressent au son.

Dans ce post je veux parler de la résolution audio et de la fréquence d'échantillonnage, pour confirmer ou corriger certaines choses entre amateurs.

Concernant la résolution (16, 24 bits) je comprends que l'incidence a lieu sur la dynamique dans le contexte numérique c'est à dire qu'en 16 bits nous avons une dynamique de 96dB (sachant que 1 bit = 6 dB, 16 x 6 = 96) entre le 0 dB FS et le niveau le plus bas qui est donc -96 dB FS.
Pour 24 bits le niveau le plus bas sera (24 x 6 = 144) -144 dB FS. Ca permet donc de repousser le bruit/souffle à un niveau beaucoup plus bas.
Ca signifie aussi que la course du fader est modifiée selon le choix de résolution étant donné que sa taille dans un DAW ne change pas, un déplacement de 2 mm sur la console du DAW en 16 bits équivaudra à une valeur inférieure en 24 bits.

Etes-vous d'accord avec ça ?

Maintenant la fréquence d'échantillonnage :
C'est le nombre d'échantillons prélevés en 1 seconde donc 44 100 échantillons au cours d'1 seconde pour du 44,1 kHz.
La fréquence d'échantillonnage agit sur le spectre audio. J'ai compris que pour reproduire une fréquence on a besoin d'au moins 2 échantillons, comme on se base sur l'oreille humaine avec une norme qui donne 20 kHz comme fréquence maximale audible il faut une fréquence d'échantillonnage de 40 kHz pour une bonne restitution.

Ca a donc à voir avec le temps d'une période, plus la période s'allonge plus la fréquence audio est basse ça veut dire que la période d'une fréquence audio de 20 kHz sera traduite en 2 échantillons avec un taux d'échantillonnage de 40 kHz alors que la période d'une fréquence audio de 10 kHz comptera 4 échantillons et ainsi de suite plus on descend dans le spectre audio.

Merci de me dire si vous êtes d'accord avec ça ou de compléter.

Bonne journée,

Stéphane.
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Citation de stephanevic :

Ca signifie aussi que la course du fader est modifiée selon le choix de résolution étant donné que sa taille dans un DAW ne change pas, un déplacement de 2 mm sur la console du DAW en 16 bits équivaudra à une valeur inférieure en 24 bits.

Non.
Quand tu baisse de 3 dB, ça fait pareil, peu importe la résolution.
Par contre, passé -96dB, il ne reste rien en 16 bit, mais encore un peu de choses en 24 bit (et franchement, surtout du bruit).
3
+1 avec gulistan : que tu bosses en 16 ou 24 bit, une atténuation restera équivalente, dB pour dB.
Rroland www.studiolair.be
4
Oui c'est pour cela que je parle en mm, je n'ai pas parlé de dB ça je sais bien que si on bouge de 3 dB en 16 ou 24 bits c'est la même chose ce que je veux dire c'est que pour bouger de 3 dB en 24 bits le fader va parcourir une distance inférieure qu'en 16 bits à priori, il faudra y aller plus mollo avec la souris en gros.
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Citation de stephanevic :
Bonjour,

je souhaiterais avoir un échange avec tous ceux qui s'intéressent au son.

Je ne sais pas si c'est le bon endroit...:mrg:

Citation de stephanevic :
Concernant la résolution (16, 24 bits) je comprends que l'incidence a lieu sur la dynamique dans le contexte numérique c'est à dire qu'en 16 bits nous avons une dynamique de 96dB (sachant que 1 bit = 6 dB, 16 x 6 = 96) entre le 0 dB FS et le niveau le plus bas qui est donc -96 dB FS.
Pour 24 bits le niveau le plus bas sera (24 x 6 = 144) -144 dB FS. Ca permet donc de repousser le bruit/souffle à un niveau beaucoup plus bas.
Ca signifie aussi que la course du fader est modifiée selon le choix de résolution étant donné que sa taille dans un DAW ne change pas, un déplacement de 2 mm sur la console du DAW en 16 bits équivaudra à une valeur inférieure en 24 bits.

Etes-vous d'accord avec ça ?

Non, il faut comprendre la dynamique en numérique et en analogique comme la différence de niveau entre le seuil de bruit et l'écrêtage. Un mouvement de fader correspond à une variation de niveau, quelque soit la résolution. La seule différence entre les deux situations sera qu'en 16 bits, on atteindra le niveau de bruit plus rapidement. Mais la confusion vient du fait que le bruit de quantification en numérique est différent du bruit analogique (bruit thermique). Par définition, un bruit doit être indépendant du signal, ce qui est vrai en analogique, et pas totalement en numérique. Par conséquent, même si ce n'est pas intuitif, un fader qui baisse de x dB baisse le niveau de x dB.

Citation de stephanevic :
Maintenant la fréquence d'échantillonnage :
C'est le nombre d'échantillons prélevés en 1 seconde donc 44 100 échantillons au cours d'1 seconde pour du 44,1 kHz.
La fréquence d'échantillonnage agit sur le spectre audio. J'ai compris que pour reproduire une fréquence on a besoin d'au moins 2 échantillons, comme on se base sur l'oreille humaine avec une norme qui donne 20 kHz comme fréquence maximale audible il faut une fréquence d'échantillonnage de 40 kHz pour une bonne restitution.

Ca a donc à voir avec le temps d'une période, plus la période s'allonge plus la fréquence audio est basse ça veut dire que la période d'une fréquence audio de 20 kHz sera traduite en 2 échantillons avec un taux d'échantillonnage de 40 kHz alors que la période d'une fréquence audio de 10 kHz comptera 4 échantillons et ainsi de suite plus on descend dans le spectre audio.

Merci de me dire si vous êtes d'accord avec ça ou de compléter.

Oui, c'est ça en très résumé. C'est ce que dit le théorème de Shannon/Nyquist. Il suffit de deux points pour définir l'amplitude d'un signal à une fréquence donnée, à condition de respecter les critères demandés dits "de Shannon/Nyquist" (notamment en termes de filtrage anti-repliement). Ceci a été démontré et archi démontré (depuis 70 ans), mais comme c'est contre-intuitif, c'est régulièrement remis en question par des gens qui n'ont pas le bagage scientifique pour appréhender ces phénomènes.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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Oui je voulais une confirmation afin de m'assurer que je visualise bien concernant la fréquence d'échantillonnage, c'est simplement pour avoir une vision claire du processus, je ne suis pas chercheur ni étudiant mais un simple homestudiste qui fait de la musique.

Donc tu confirmes que mon calcul est bon pour obtenir le nombre d'échantillons, après numérisation du signal, qui composent une seule période d'une fréquence donnée

Taux d'échantillonnage / fréquence = nombre d'échantillons.

Pour la question de la résolution et du fader je vais poser une autre question pour être plus clair :

Est ce que lorsque je mets le fader en position maximale en bas en 16 bits je suis à -96 dB FS et en 24 bits je suis à -144 dB FS ?
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Citation de stephanevic :
Est ce que lorsque je mets le fader en position maximale en bas en 16 bits je suis à -96 dB FS et en 24 bits je suis à -144 dB FS ?


Non, tu es au niveau d'atténuation prévu par les programmeur de ton soft. Ce n'est jamais dépendant de la résolution. Car même si tes fichiers audio sont en 16 bits, tu peux les atténuer de 120dB sur une chaîne de production. Le niveau de bruit de tes fichiers sera effectivement aux alentours de -96dB par rapport au niveau de quantification maxi, mais tout ce que contient ton fichier, y compris le bruit de quantification, sera atténué proportionnellement. Son bruit de quantification sera supérieur au bruit de l'ensemble d'une chaîne en 24 bits, jusqu'à un affaiblissement de 48 dB environ.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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D'accord donc l'échelle du fader reste la même indépendamment de la résolution.

Par contre je viens de faire le test dans mon DAW alors l'échelle affichée a comme dernière indication -72 (ensuite il y a encore une certaine distance avant d'atteindre le plancher) ça d'accord mais j'ai entré des valeurs au clavier pour descendre le fader et la dernière valeur que je peux entrer est -143 ensuite je passe au symbole infini.

Je suis dans un projet 24 bits et là ça semble bien correspondre aux 144 dB FS de dynamique qu'en penses-tu ?
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C'est pas "par contre", ça confirme ce que j'ai écrit ;-) Cela dit, si tu commences à t'intéresser à ces problèmes, tu n'en as pas fini :mrg:

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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Effectivement avec un projet en 16 bits je peux mettre une valeur max à -143 également donc même chose.

Alors est-ce qu'en 16 bits, le fader n'agit plus sur la dynamique lorsque je dépasse les -96 dB FS ?
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Si, parce que le niveau de bruit final en sortie de mix est déterminé par le gain appliqué à ton fichier 16 bits. Si le niveau de bruit se situe à -96dBfs (situation peu problable entre nous) et que tu atténue la piste de 20dB, le niveau de bruit résultant sera -96 -20 = -116dBfs.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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J'essaie de traduire ce que tu me dis, donc ça veut dire si je comprends bien que le fichier wave 16 bits qui se trouve sur la piste a un plancher à -96 dB, le DAW travaille apparemment en 24 bits donc si je baisse le fader de la tranche à -96 dB j'arrive au plancher du fichier donc son niveau de bruit minimal, mais le système d'écoute qui fonctionne en 24 bits (ou 144 dB de dynamique) me permet de repousser ce bruit plancher encore plus loin ?
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C'est plus compliqué que ça. Le soft travaille en interne actuellement le plus souvent en 64 bits, dans un OS en 64 bits, mais ce qui est envoyé à la carte son est en 24 bits (lorsque la carte son le permet). Donc la résolution de lecture est en 24 bits. Si dans ton soft, tu mets un fichier en 16 lu avec un gain unitaire (pas d'atténuation donc), il sera lu avec sa résolution native, et 8 bits non significatifs en terme de niveau de bruit seront ajoutés.
Si tu baisses le niveau de lecture jusqu'à -48dB correpondant à la diférence entre 24 bits et 16 bits, tu conserveras intégralement les données de ton fichier, car son niveau de bruit de quantification sera supérieur à celui correpondant à la résoltion de lecture.
Si tu baisses de 96 dB, ton fichier sera donc lu avec un gain de -96, avec une dynamique du système de 144dB. Il restera donc 48dB de signal au dessus du bruit de quantification (144 - 96 = 48). Le calcul se faisant en inter en virgule flottante, la résolution de ton fichier en 16 bits est conservée jusqu'à la sortie du soft en 24 bits. Tant que tu n'en sors pas, ou que tu n'exportes pas en virgule fixe, le fichier conserve ses caractéristiques.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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Effectivement le DAW est un soft 64 bits donc il travaille en 64 bits ensuite dans les options j'ai le choix de mettre le calcul des traitements en 32 bits ou en double précision 64 bits, je suis en 64 à ce niveau là également.

Ma carte son est une 24 bits.

Les faders de la console dans le soft ont une dynamique de 144 dB FS donc je te suis sur le fait que le soft en lecture travaille en 24 bits que ce soit un projet configuré au départ en 24 ou 16 bits.

Quand tu parles de gain unitaire ça signifie le fader sur 0 je pense ? Dans ce cas le fichier 16 bits sur la piste est lu sans atténuation et 48 dB sont ajoutés.

Ensuite si je baisse le fader à -48 dB, ce que je comprends c'est que le fichier 16 bits va coulisser dans la résolution de lecture 24 bits donc à ce stade à - 48 dB (fader), le plancher du fichier 16 bits qui est de -96 dB se retrouve à -144 dB.

Merci pour tes explications en tout cas.
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Citation :
Les faders de la console dans le soft ont une dynamique de 144 dB FS donc je te suis sur le fait que le soft en lecture travaille en 24 bits que ce soit un projet configuré au départ en 24 ou 16 bits.
Non, le soft travaille en 64 bits virgule flottante.

Citation :
Quand tu parles de gain unitaire ça signifie le fader sur 0 je pense ?
Oui, et pas changement de niveau ailleurs non plus.

Citation :
Dans ce cas le fichier 16 bits sur la piste est lu sans atténuation et 48 dB sont ajoutés.
Non, cela signifie que le niveau de bruit de la console de mixage virtuelle du soft est potentiellement 48dB sous le seuil de bruit du fichier.

Citation :
Ensuite si je baisse le fader à -48 dB, ce que je comprends c'est que le fichier 16 bits va coulisser dans la résolution de lecture 24 bits donc à ce stade à - 48 dB (fader), le plancher du fichier 16 bits qui est de -96 dB se retrouve à -144 dB.
C'est exactement ça.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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Super je te remercie j'y vois plus clair.

Concernant le soft qui travaille en 64 bits virgule flottante par contre tu me disais toi-même dans le post précédent que la résolution de lecture était en 24 bits, c'est bien de ça que je parle et qui explique je pense que les faders ont une dynamique de 144 dB.
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C'est la phrase : "les faders ont une dynamique de 144 dB" . Un fader n'a pas de dynamique, mais un facteur d'atténuation, qui va effectivement généralement de +10 à -144 dB.

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."

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Ok un facteur d'atténuation de -144 dB dû à la résolution de lecture 24 bits c'est bien ça ?
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Yes !

Alan Parson a peut-être dit : "Audiophiles don't use their equipment to listen to your music. Audiophiles use your music to listen to their equipment."