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Gain numérique linéaire vs son logarithmique

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Sujet de la discussion Gain numérique linéaire vs son logarithmique
Bonjour,

Mes questions vont sembler bizarres à certains, mais je vous les pose sait-on jamais.

J'ai l'impression, à mes oreilles, que lorsque j'augmente le gain master d'un mixage, cela ne change pas uniquement le volume, mais également le rendu spectral du morceau, ou plus précisément que les volumes des différents instruments n'augmente pas à la même vitesse, et que donc n'importe quel gain général change le rendu fréquentiel du master. Cela semble encore plus vrai si j'augmente par exemple de manière égale l'ensemble des gains de mes pistes.


Également à mes oreilles, j'ai le sentiment qu'un gain numérique n'augmente pas que le volume, mais change la dynamique du son, comme si un bit faible n'était pas égal à un bit fort... ou en tout cas que le gain est une fonction linéaire tandis que le son est lui logarithmique, ce qui nécessairement va modifier la dynamique lors d'un gain.

Suis-je fou ou valideriez vous mes intuitions ?

Un indice qui m'a amené à cette conclusion, est par exemple de voir que beaucoup d'enregistrements de classique ne sont pas "normalisé", comme si on choisissait un niveau d'enregistrement à la prise, et qu'ensuite on se gardait bien d'augmenter le gain de peur justement d'altérer l'empreinte sonore qui a été saisit.

Merci pour votre aide.
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Mais le décibel n'est qu'une manière pratique d'écrire les différences de valeurs de bit d'une forme d'onde.

Ce sont tous les principes ondulatoires qui sont de nature logarithmique, une onde sinusoidale elle évolue de manière exponentielle, et non de façon linéaire, sinon oui cela s'appelle une onde triangulaire.

Le truc c'est qu'à chaque échantillon, il va donc s'appliquer une multiplication. Et à partir de ce résultat, il va y avoir un arrondi qui sera effectué. Et l'évolution de cet arrondi, il évolue de manière linéaire, car le calcul de gain est linéaire. Tandis que la valeur de la forme d'onde sinusoidale... évolue de manière exponentielle (ou logarithmique c pareil, vu que c l'inverse). A mon avis, cela va changer, peut être certes de façon infinitésimale, la nature de la forme d'onde. Cela va la rendre un peu plus triangulaire.

Mais peut-être que je dis de la merde.
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Citation :
Ce sont tous les principes ondulatoires qui sont de nature logarithmique, une onde sinusoidale elle évolue de manière exponentielle, et non de façon linéaire, sinon oui cela s'appelle une onde triangulaire.

Désolé je ne comprends toujours pas.
Une sinusoïde, un triangle, un signal carré, ça évolue de façon périodique, pas exponentielle ou logarithmique.

Mais peut-être que je passe à côté d'un truc.

Par contre pour le gain/atténuation en numérique, je suis formel, c'est totalement transparent.

[ Dernière édition du message le 15/09/2024 à 20:49:23 ]

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Salut,

Citation de gtmanure :
J'ai l'impression, à mes oreilles, que lorsque j'augmente le gain master d'un mixage, cela ne change pas uniquement le volume, mais également le rendu spectral du morceau, ou plus précisément que les volumes des différents instruments n'augmente pas à la même vitesse, et que donc n'importe quel gain général change le rendu fréquentiel du master.


Le gain n'est qu'un coefficient de niveau appliqué au signal, c'est digital, il n'y a pas d'ambiguité possible et c'est vérifiable facilement. La perception humaine, en revanche, varie de façon non linéaire sur certaines fréquences. DocK'S a déjà très bien expliqué tout cela, je te conseille de relire ses messages.

Citation :
j'ai le sentiment qu'un gain numérique n'augmente pas que le volume, mais change la dynamique du son, comme si un bit faible n'était pas égal à un bit fort...


Encore une fois, ce n'est pas le cas et c'est facilement vérifiable, à condition qu'on parle bien du signal en sortie de DAW et non pas du signal perçu par l'auditeur (car dans ce cas il y a une multitudes de paramètres qui viennent perturber cela, à commencer par l'environnement acoustique, la performance des enceintes etc.).

Citation :
comme si on choisissait un niveau d'enregistrement à la prise, et qu'ensuite on se gardait bien d'augmenter le gain de peur justement d'altérer l'empreinte sonore qui a été saisit.


Ce n'est pas le cas, en tous cas pas depuis l'ère digitale. On prend toujours de la marge à l'enregistrement, et on récupère cette marge au mastering. Certes on le fait de façon plus subtile pour de la musique classique que pour du hip hop, mais on le fait tout de même.

Citation :
si je fais l'expérience d'augmenter le gain de mon master et de baisser de façon équivalente mon niveau d'écoute de ma carte son, le rendu spectrale semble modifié. (semble plus compressé) Vous me direz c'est normal car c'est un gain de nature différente.


Un changement de gain aura le même effet qu'il soit fait dans le DAW ou sur l'interface audio, à condition bien sûr qu'on reste en-dessous de 0dB, en partant du principe qu'il n'y a pas de processing sur le master, etc. bref en comparant ce qui est comparable. Certes, le changement a lieu avant le DAC dans un cas et après dans l'autre, mais à condition de ne pas avoir une interface datant du siècle dernier il n'y a aucune raison d'avoir une différence perceptible.

Citation :
Ce qui me fait buguer sur ces questions, c'est d'analyser les spectres d'album comme par exemple "Green" de Hiroshi Yoshimura, un album d'ambiant excellent. Eh bien le master ne peak jamais au dessus de -18dbfs


Je viens de vérifier sur Tidal, ou la version 24bit 44,1kHz de l'album est disponible. Dès les premières secondes du premier morceau on dépasse -18dB et par la suite on s'approche régulièrement de 0dB. Après, ça reste de la musique très douce en effet, qui contraste avec les genres les plus populaires. Album très sympa d'ailleurs, que je ne connaissais pas. Mais cela n'a rien à voir avec une hypothétique distorsion du signal qui serait dûe à une variation du gain.

Citation :
Certains disques ne peak pas au dessus de -25dbfs


FS (full scale) est une notion purement digitale, qui ne s'applique pas aux disques vinyles. Par ailleurs, il ne doit pas y en avoir beaucoup des disques dont le signal ne dépassent pas -25dB, même en vinyl on ne prend pas des marges aussi énormes. Peut-être que tu confonds avec une mesure LUFSi (integrated loudness) ?

Citation :
En fait, quand je parle de logarithme du son, je parle de la façon dont se comporte une forme d'onde, avec une amplitude qui évolue plus lentement sur les extrêmes, donc non linéaire.


Désolé de le dire crûment, mais cette phrase n'a aucun sens... Peux-tu essayer de dire la même chose sans essayer d'utiliser des termes techniques ?

Citation :
Je me disais que lors d'un gain sur un signal, l'approximation de calcul qui sera effectué en chaque point aura une évolution linéaire, tandis que la forme d'onde elle est logarithmique, ce qui modifierait très légèrement la nature du signal, c'est juste une intuition pour expliquer mon ressenti.


Cela a déjà été dit et répété, mais il n'y a pas d'approximation dans le fait d'appliquer un facteur de gain à l'intérieur d'un DAW. Dans le domaine digital, l'approximation se situe au niveau de l'échantillonnage du signal (dans le sens analogue vers digital) et dans sa reconstruction (dans le sens D vers A), mais avec une fréquence d'échantillonage égale ou supérieure à 44,1kHz et un DAW moderne (qui fonctionne en 32 ou 64bit FP), cette approximation est négligeable.

Tu te prends la tête pour pas grand chose. Le digital c'est bête et méchant, il n'ya pas de fantôme caché dans le DAW ou de phénomène mystérieux qui viendrait modifier le spectre ou la dynamique du signal (sauf action voulue par l'utilisateur évidemment). Je ne cherche pas à dénigrer ton ressenti, il est légitime... mais l'explication ne se situe pas au niveau du master fader dans le DAW, c'est une certitude.
14
Citation :
Citation :
En fait, quand je parle de logarithme du son, je parle de la façon dont se comporte une forme d'onde, avec une amplitude qui évolue plus lentement sur les extrêmes, donc non linéaire.

ça explique l'invention de loudness, quand on écoute à bas volume, ce système compense les graves et les aigus, du fait de l'oreille humaine donc.
Si on augmente un peu, les médiums ressortent plus rapidement, et si on monte encore, les basses "rejoignent" ces médiums,
et si on monte encore, tout ça sa stabilise, il faut donc"monitorer" à un niveau moyen/fort,
c'est chez chacun différent, ses oreilles, son matos... mettre donc le volumes ou on entend "tout" de façon satisfaisante...

(-;  Be Funky  ;-)

Soundcloud

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Hello Jean-Marc Boulier :

Quand je parle de gain sur mon interface audio, en réalité je parle de gain analogique, d'amplification en sortie. Et un gain analogique équivalent en db a un gain numérique n'est pas équivalent à mes oreilles en terme de rendu, apparemment.

Je suis surpris que l'album Green peak vers 0dbfs, mais soit, je n'ai pas le matos la pour revérifier.

Oui autant pour moi, je parlais plus de Lufs pour le -25 de musique d'orgue, et aussi pour le Green à -18.

N'en reste pas moins que je me rappelle avoir des CDs de classique, de piano notamment, qui ont souvent une marge de 15dbfs minimum non atteint, voir plus, je ressortirais les références quand je peux. Ce sont des cds assez ancien.

Cool si je t'ai fais découvrir l'album Green ;) Excellent artiste d'ambient.




Pour l'onde sinusoïdale, l'évolution de sa valeur est exponentielle, je veux dire, tout est lié, le logarithme est l'inverse de l'exponentielle, et une onde, qui est régit par pi, est intimement lié à l'exponentielle par la formule d'Euler. Je ne vois pas où ça coince, il suffit de regarder l'évolution de la valeur des samples d'une onde sinusoïdale, cela évolue rapidement près du 0, et cela évolue lentement vers les 1 et -1.

Or cette nature exponentielle, s'oppose aux principes qui régissent l'audionumérique dont le set de valeurs est linéaire. Donc à mon sens, n'importe quel traitement, dénature le son, vous me direz oui c'est évident, eh bien oui voilà c'est juste ce constat. La distorsion qui est produite par tout traitement n'est pas analogue au son, elle transforme toute sinusoïdale progressivement en onde triangulaire.

Désolé mais Il y a systématiquement une approximation dès qu'il y a un calcul qui est effectué... ne serait ce qu'un gain. Quand tu multiplies, tu vas avoir nécessairement à faire un arrondi, ou une troncature, donc c'est une approximation, qui va se manifester par de la distorsion.

Oui je suis d'accord, ce n'est pas grand chose, mais c'est intéressant de réfléchir sur ces questions, d'en avoir conscience.
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La distorsion dont tu parles c'est le bruit de quantification*, et sa valeur est au maximum d'un demi pas de quantification.
Et en 64 bit float il est à 290dB sous le niveau du signal, quelque soit ce niveau.
Alors je ne sais pas ce que tu entends, mais il est certain que ce n'est pas l'arrondi dû à un gain ou une atténuation dans une STAN.

Citation :
Et un gain analogique équivalent en db a un gain numérique n'est pas équivalent à mes oreilles en terme de rendu, apparemment.

Ça dépend du niveau du signal numérique et de la valeur du gain.
C'est sûr que si un morceau module à -80dBFS et que tu mets 80dB de gain analo, le résultat va être pourri.
Si c'est 2 ou 3 dB sur un signal qui module à un niveau correct, y'a pas de raison que ça s'entende.

Citation :
Oui je suis d'accord, ce n'est pas grand chose, mais c'est intéressant de réfléchir sur ces questions, d'en avoir conscience.

Personne ici ne te reprochera de te questionner et de réfléchir.
Et oui il faut en avoir conscience, mais il faut aussi avoir conscience des rapports d'échelle.

* le BDQ est un bruit car il n'est pas corrélé au signal (au dessus de 4 ou 5 bit) mais c'est aussi une distorsion car sa présence dépend de la présence du signal, pas de signal, pas de BDQ.
Contrairement au bruit analogique qui lui sera présent même en l'absence de signal.

[ Dernière édition du message le 16/09/2024 à 15:45:30 ]

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Alors pour les histoires d'ondes exponentielles, formule d'Euler etc. je ne peux pas m'engager dans ce débat, ce n'est pas mon domaine d'expertise.

Citation :
Désolé mais Il y a systématiquement une approximation dès qu'il y a un calcul qui est effectué... ne serait ce qu'un gain. Quand tu multiplies, tu vas avoir nécessairement à faire un arrondi, ou une troncature, donc c'est une approximation, qui va se manifester par de la distorsion.


Tu sembles apprécier de chercher la petite bête, alors je vais entrer dans ton jeu et dire que ce n'est pas le cas : il y a un tas de valeurs (les nombres entiers) qui ne donnent pas nécessairement lieu à un arrondi :clin: donc si je suis ton raisonnement, tu entendrais une différence de qualité lorsque tu augmente le gain de +0.99dB mais aucune différence avec +1dB ?

Pour moi ce qu'il faut surtout retenir c'est qu'on travaille dans un DAW moderne en 64bit FP, c'est à dire avec une plage dynamique équivalente à plus de 1500dB, ce qui est extrêmement élevé (bien plus que ce qu'il est possible d'atteindre physiquement, en tous cas sur notre planète). Donc le genre d'approximation dont tu parles est tout à fait insignifiant à notre échelle : de l'ordre de 10^-15, soit 0,000000000000001.

Si tu imagines avoir trouvé la cause de ces différences que tu perçois dans ces "approximations", je pense sincèrement que tu te trompes. Je suis d'ccord que c'est intéressant de comprendre ce qui se passe en audio numérique, mais la façon dont tu as introduit la question avec ton message d'origine était un peu curieuse.
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Citation de DocK'S :

* le BDQ est un bruit car il n'est pas corrélé au signal (au dessus de 4 ou 5 bit) mais c'est aussi une distorsion car sa présence dépend de la présence du signal, pas de signal, pas de BDQ.
Contrairement au bruit analogique qui lui sera présent même en l'absence de signal.


Juste pour ramener "ma" science (et ce que tu dis est totalement vrai DocK'S):
- un bruit analogique, de type bruit de fond , est ce que l'on appelle un bruit (blanc) gaussien additif, et donc ce bruit est présent sur tout enregistrement, peu importe le signal. On observe le même phénomène en imagerie en réalité, par exemple sur une photo à faible exposition.
- un bruit de quantification est un processus de Poisson et donc dépendant du signal (par exemple du nombre de photon en imagerie)
Il existe évidemment des modèles de bruit plus complexes mélangeant bruit de Poisson et bruit Gaussien mais là n'est plus le sujet.
Ceci nous mène à un autre point: si on admet volontiers qu'un arrondi est effectué dans le numérique pour la capture d'un signal, il en est finalement "de même" sur un signal analogique (évidemment imperceptible). Les électrons sont sur des états quantifiés de niveaux d'énergie...

Pour revenir sur les sinusoïdes, désolé mais c'est faux ce que tu racontes @gtmanure. On écrit un signal sinusoïdal comme y(t)=Asin(ωt+φ), où A est l'amplitude du signal, ω la fréquence (angulaire) et φ la phase. La variation de l'amplitude du signal résultant est donc périodique (et oscillante) mais absolument pas exponentielle. D'ailleurs la fonction sin(x) n'admet pas de limite finie en plus l'infini.
En revanche, un signal exponentiel s'écrit comme y(t)=exp(αt), si α est >0 alors l'amplitude du signal - sur l'intervalle (0,+infini( - ne fera que croitre.
Tu fais une confusion avec la formule d'Euler qui permet juste d'exprimer un cos ou un sin en fonction de somme d'exponentielles!

[ Dernière édition du message le 16/09/2024 à 17:44:51 ]

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Merci pour ces précisions :bravo:

Me voilà rassuré sur ma compréhension des choses.
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Pour Jean-Marc Boulier :

Tu parles d'une diff entre 0.99 et 1db, sauf que le décibel n'est qu'une unité de mesure pour l'utilisateur, l'ordinateur raisonne en terme de valeur comprise entre -1 et 1, en valeur de bit. Or il y a autant de valeur possible entre -0,25 et 0,25 qu'entre 0,5 et 1. Le set de valeur est linéaire.


Pour Dock's :

Le truc c'est que je suis à peu près sûr de discerner à l'aveugle un master vs le même master avec +2,5db numérique et -2,5db analogique en sortie, ou vice versa.


Un exemple que la théorie a ses limites : la théorie nous dit que lorsqu'on fait une troncature de bit (passer de 24 à 16bit par ex), il suffit d'ajouter un bruit pour randomiser le dernier bit qui a été tronqué (dsl si je m'exprime mal). Or personnellement à l'écoute, un master dont j'ai appliqué un dithering, j'entends toujours au même niveau le bruit de quantification (le son fantôme dû à la troncature), et j'entends en supplément un bête bruit blanc mais qui n'est pas corrélé au signal. Donc personnellement je préfère ne pas utiliser de dithering, sachant que c'est pour de la musique totalement synthétique.

Le problème du bruit blanc ajouté est qu'il est continue, donc on l'entend pendant les micro silence, il n'est en rien corrélé au signal, tandis que la distorsion oui, et qui d'ailleurs n'est pas forcément déplaisante.

Pour bass-man 13 :

Hello !

Je fais référence à l'identité d'Euler f2bca7543787faa55f2781b4d3df77aaed2a7fdb qui démontre la relation intime qui existe entre la fonction exponentielle et le nombre pi.

Dans la pratique c'est assez simple à le voir, quand on regarde la courbure d'un cercle, cela est similaire à une fonction exponentielle.
Je suis désolé mais je ne sais pas l'exprimer en termes mathématiques.

Or une onde sinusoïdale est intrinsèquement l'équivalent d'un cercle déroulé sur un axe.

Donc oui désolé mais il est possible de dire qu'une onde sinusoïdale à une nature exponentielle. Je vous invite à regarder comment évoluent les valeurs en bit d'une onde sinusoïdale. Quand je parle de nature exponentielle, c'est pour bien signifier la différence de nature d'avec la linéarité d'une multiplication d'un gain numérique.



ps : d'ailleurs je remarque que je me suis planté dans le titre je voulais dire logarithmique et pas algorithmique :mdr:

[ Dernière édition du message le 18/09/2024 à 21:32:41 ]