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Correlation entre la résolution numérique et le niveau analogique?

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Sujet de la discussion Correlation entre la résolution numérique et le niveau analogique?
Je suis simple utilisateur hifi et j'ai décidé de m'adresser aux spécialistes du son (vous!) pour ce sujet.
Mon parcours professionnel (électronique générale,informatique) fait que je crois comprendre ce qu'est l’échantillonnage et la résolution.

Dans le domaine de l'audio il a toujours quelque chose de pas clair pour moi : la corrélation entre la résolution et le niveau analogique d'un échantillon de signal.
Je vais essayer d'être plus précis:
16 bits nous offre 65536 niveaux de valeur. Mais quelle est l'amplitude du signal analogique correspondant à la valeur numérique maximale (65536).
1) Est-ce une amplitude théorique universelle absolue de référence normalisée? Ainsi tous les morceaux de musique ont un même référentiel de résolution.
Si oui quelle est cette amplitude théorique universelle (je présume exprimée en volt ou en dBu)?
Dans cette première hypothèse, si on code désormais en 24 bits, l'amplitude théorique universelle absolue de référence demeure t-elle la même (auquel cas la résolution ou "définition" est meilleure) ou elle t-elle élargie?

2) OU Est-ce une amplitude définie pour chaque morceau de musique via une réglage de niveau (un peu comme on le faisait en analogique avec les vu-mètres et les réglages de niveau d'enregistrement sur nos vieilles platines cassettes...)
Dans ce cas, si on a bien toujours 65536 valeurs possibles, la correspondance avec le niveau de signal analogique est différente sur chaque morceau de musique.
Ici le passage en 24 bits coule de source: la "définition" est meilleure pour une amplitude analogique donnée.
Mais alors comment se débrouille le DAC pour savoir à quel niveau de référence restituer le signal analogique?

Ensuite, intervient la dynamique:
Sur ce que j'ai lu, "la dynamique représente le rapport entre le signal le plus fort et le plus faible produit sur un intervalle donné"
Dans le codage numérique chaque bit représente un doublement de la valeur soit gain de 6dB. La dynamique est donc de 96dB en 16 bits et de 144dB en 24 bits.
Et là, j'en viens au rattachement de la dynamique à ma première question sur l'amplitude du signal analogique de référence..

J’espère ne avoir été trop nébuleux.

Merci d'avance pour vos éclairements.

Cordialement
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31
Citation de fa44 :
PS: @Jan mk2, j'adhère à 100% au "j'aime / j'aime pas" de ta présentation dans ton profil.

Moi aussi! :bravo:

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."

32
Citation de Deltank :

Citation de fa44 :
2)Pour le codage d'un échantillon donné entre -96dbFS et 0dbFS, le 24 bits n'est pas plus précis (mieux défini) que le 16 bits. L'erreur de quantification sur cet échantillon ne sera pas différente.

Le 24 bits est plus précis quel que soit le niveau du signal, car chaque échantillon est codé avec 8 bits supplémentaires.


Là je ne suis pas d'accord.
Les 16bits communs seront identiques non ?
Il faut que je retrouve le sujet où j'avais parlé de ça.
33
Si il est plus précis parce que le bruit de quantification recule de 48dB. C'est un souci de définition, à l'époque de "l'analogique qu'était mieux avant", la différence entre le bruit et la distorsion était facile à faire. Le bruit n'était pas corrélé au signal, la distorsion l'était. Mais le bruit de quantification répond à la définition de la distorsion puisqu'il n'existe qu'en présence du signal et sa forme est dépendante du signal. Mais c'est un bruit aussi car sa forme n'a aucune corrélation prévisible avec le signal.

Bref, le terme de précision en manque un peu, de précision, dans ce contexte.

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."

34
Bonjour,
Cette imprécision sur la précision est source de bien des incompréhensions même pour les spécialistes alors pour les novices...
L'augmentation de la plage dynamique étant actée,
ne pourrait-on pas séparer la précision mathématique et la précision audio?
Sur le plan strictement mathématique du codage d'un même échantillon analogique, le 24 bits et plus précis qu'un 16 bits (c'est un peu l'histoire du nombre chiffre après la virgule)
Sur le plan audio, cette précision mathématique n'est pas audible dans la plage commune 16/24 bits donc en ce sens ce n'est pas plus précis.

Cordialement,

35
Citation de fa44 :
Sur le plan audio, cette précision mathématique n'est pas audible dans la plage commune 16/24 bits donc en ce sens ce n'est pas plus précis.

Qu'entends-tu par là ?

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."

36
Bonjour Jan mk2

"Par là, pas grand chose ", comme disait Pierre Dac dans son célèbre sketch avec l'inénarrable Francis Blanche.

Cette notion de précision étant très débattue (ici et ailleurs) , l'augmentation de précision mathématique étant un fait, je me dis simplement de façon très empirique que ce gain de précision n'est pas auditivement perceptible pour un échantillon donné, ce qui pourrait expliquer ce débat (pour reprendre mon analogie décimale au post #28, la partie entière "noierait" la partie décimale . Si la partie entière est à 0, çà peut devenir différent)
C'est juste une hypothèse. Je cherche à comprendre ce qui conduit beaucoup de personnes sur la toile comme @Gulistan ici , en toute bonne fois , à indiquer que ce n'est pas plus précis entre 0 et -96dbfs.
Mais c'est sans doute moi que me noie. :oops:

Cdl,

[ Dernière édition du message le 05/09/2021 à 13:55:52 ]

37
Que l'on soit en 16 ou 24 bit, il y a le même nombre de "pas", le même nombre d'intervalles entre un échantillon pris à -6dBfs et un à -80dBfs.
Par contre la dynamique sera moins bonne pour le 16bit, car il y a plus de bruit de quantification (mais vers un niveau de -96dBfs).

L'intérêt du 24 bit est donc de pouvoir garder de la marge, ne pas "coller" au 0dBfs à la conversion A/N pour avoir une grande dynamique car les bas niveaux sont codés et non plus "noyés" dans le bruit de quantification qui est relégué bien plus bas (ce bruit de quantification n'est pas joli quand ramené à un niveau audible). Cela permet par la suite de remonter le niveau du signal, qui remontera proportionnellement le bruit de quantification, mais en 24 bit, celui-ci est en-deça du bruit des circuits analogiques en amont de la conversion.

En gros, le 24 bit permet enfin d'avoir de la marge dans l'interfaçage analogique/numérique.
144dB théoriquement, 120 dB pour les meilleurs convertisseurs en situation réelle, alors que les meilleurs circuits analogiques flirtent péniblement à 110-120dB.
Sans compter que la dynamique finale disponible, ç.à.d. celle du lieu d'écoute du commun des mortels est généralement maigrichonne (60dB tout au plus).
Il va de soit que l'intérêt du 24 bit réside essentiellement lors de l'enregistrement et du mixage, pour garder la plus grande dynamique jusqu'au produit final.

Le paradoxe, c'est qu'un très bon convertisseur, donnant accès à cette étendue dynamique coûte assez cher, et que le limiteur placé en fin de chaine coûte cher aussi. :8O: Cher pour avoir la marge, cher pour l'écraser. :mdr:
Mais bon ça tend à se démocratiser vraiment.

[ Dernière édition du message le 05/09/2021 à 14:19:31 ]

38
Bonjour @Gulistan
Citation de Gulistan :
Que l'on soit en 16 ou 24 bit, il y a le même nombre de "pas", le même nombre d'intervalles entre un échantillon pris à -6dBfs et un à -80dBfs.

c'est là qu'il y a quelque chose qui m'échappe toujours, l'aspect "mathématique" montrant le contraire (sauf si mon raisonnement est faux, ce qui est tout à fait possible).Pour moi, pour les 65636 pas proposés en 16 bits on vient en 24 bits "insérer" pour chaque pas 256 "sous-pas" permettant d'améliorer la "précision" de quantification au sens mathématique, diminuer l'écart d'arrondi et donc l'erreur de quantification.
Ainsi, lors d'une prise de son., un échantillon codé (en notation hexadécimale) [1d37] en 16 bits pourra par exemple être codé [1d37 8A] en 24 bits .
A la lecture par un DAC 24 bits, je suppose qu'on lira bien [1d37 8A] et la reconstruction du signal de sortie analogique en sera très légèrement amélioré.

En revanche lors d'une conversion 16bits ->24bits (d'un fichier WAV par exemple) , là je présume que [1d37] devient [1d37 00] donc ici effectivement on ne gagne rien.

Pour le reste c'est clair pour moi. Cà confirme ce que j'avais compris grâce à vous et lu par ailleurs (y compris sur l'aspect fort intéressant de l'usage et de l' intérêt ou non du 24 bits pour le studio et pour l'auditeur final lambda).

Cdl

[ Dernière édition du message le 05/09/2021 à 15:34:40 ]

39
Ce n'est pas très simple, et comme je l'ai évoqué dans un post précédent, la terminologie n'aide pas.

La différence entre le 16 et le 24 réside dans le niveau de bruit de quantification. Ce bruit (qui n'en est pas vraiment un au sens analogique du terme) est le résultat d'une erreur de quantification due à l'écart entre la valeur réelle mesurée en analogique, et la plus proche valeur quantifiable (à laquelle on peut attribuer un nombre codé sur 16 ou 24bits).
Donc ce bruit comporte une part de corrélation avec le signal (mais pas le même type de corrélation que celle qu'on rencontre avec la distorsion harmonique). C'est pourquoi on peut parler de distorsion du signal car la déformation est liée à l'erreur de quantification. Mais elle s'entend plus comme un bruit. Et cela est probablement dû à son spectre, et une corrélation beaucoup moins évidente à appréhender pour l'oreille humaine.

On peut donc parler de précision, comprendre le niveau de précision entre le signal analogique et le signal quantifié, et en même temps d'augmentation de la dynamique possible du fait du recul du bruit de quantification. C'est pas simple du tout.

Et comme ce n'est pas simple du tout, et qu'en plus, côté fréquence d'échantillonnage, on va causer Shannon-Nyquist (+Kotelnikov et Whittaker, entre autres), ça fait pas mal d'occasions de lire ici et là des approximations parfaitement à côté de la plaque dans ces domaines.

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."

40
Citation de fa44 :
En revanche lors d'une conversion 16bits ->24bits (d'un fichier WAV par exemple) , là je présume que [1d37] devient [1d37 00] donc ici effectivement on ne gagne rien.

Vrai, mais avec un bémol. On ne gagne rien sur l'instant, mais dans le cadre de l'importation d'un son en 16 dans une session en 24, tout traitement sur ce fichier permettra d'obtenir un résultat théoriquement plus fin par l'absence de troncature.
Appliquer un effet sur ce fichier permettra d'encoder des valeurs plus faibles que ce qu'on peut coder sur 16bits (queue de réverbe par exemple). Tout traitement nécessite une requantification, et toute requantification entraîne l'apparition d'un peu de bruit, et le traitement en 24bits limitera ce souci.

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."