aide demandée dB : zones d'ombre
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creal06
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Professionnel·le de l’audio
Membre depuis 11 ans
Bonjour,
J’aimerais éclaircir quelques points sur l’utilisation et le fonctionnement du décibel. Je me suis bien documenté. Cependant, il existe quelques zones d’ombre sur lesquelles vous pourriez m’aider. Cela servirait également un cours de M.A.O. (incluant une partie sur la technique du son) que j’écris principalement pour moi, mais que j’aurai peut-être la chance de publier un jour.
Je vais procéder en affirmant des choses que je crois savoir (sans donner trop de détails ou de preuves), tout en glissant quelques questions en italique au fur et à mesure du déroulé, parfois sur un ton volontairement naïf.
Bien que je sois confiant sur la partie acoustique, n’hésitez pas à me contredire ou à apporter des nuances et autres compléments. Je n’attends que ça. Je vous propose, autant que possible, à faire correspondre les termes techniques en anglais afin d’y voir plus clair.
Un grand merci par avance
*******************************************
L’intensité acoustique désigne la puissance acoustique (énergie nécessaire à une source pour émettre une onde sonore) par unité de surface, exprimée en W/m²
Le dBSPL est une mesure absolue (donne une valeur selon un environnement sonore donné : source, distance, milieu de propagation, etc.) de niveau sonore (s’exprime toujours par rapport à une valeur seuil) plus manipulable que l’intensité acoustique (possède une valeur 0 de référence ainsi qu’une courbe logarithmique répondant à la loi de Weber-Fechner). L’échelle va de 0 (seuil de perception) à 120 (seuil de douleur) et au-delà
Il existe une courbe de transfert permettant de trouver une valeur en dBSPL à toute valeur de pression acoustique. Par exemple, 1 Pa = 94 dBSPL. Idem pour l’intensité acoustique. On a 1 W/m² = 120 dBSIL
Le niveau d’intensité acoustique et le niveau de pression acoustique sont interchangeables (dBSPL = dBSIL)
Le dB (sans suffixe) est une mesure relative de niveau sonore décrivant un rapport entre deux puissances/intensités acoustiques OU tensions/pressions. Il décrit une différence entre deux valeurs (un delta d’une situation donnée), et peut donc être négatif.
Je crois qu’ici j’ai du mal à comprendre le fait que le dB tout comme le dBSPL désignent tous deux un rapport entre deux entités. Je crois que la différence se situe dans le fait que le dBSPL se réfère toujours à la valeur seuil tandis que le dB ne s’y réfère jamais ?
Dupliquer une source sonore revient à ajouter 3 dB, et dupliquer la tension ou la pression revient à ajouter 6 dB (exemples : câble symétrique, chanter devant 2 micros relié avec un câble en Y)
Pour percevoir un volume multiplié par 2, il faut augmenter de 10 dB (10 violonistes au lieu d’1, 10 haut-parleurs au lieu d’1, 3 micros au lieu d’1)
Il faut quasiment quadrupler sa distance par rapport à un haut-parleur pour percevoir un volume 2 fois moins fort
dB analogique
On souhaite enregistrer du son à l’aide d’un microphone. Nous nous référerons alors toujours au dB (mesure relative) et non au dBSPL (mesure absolue) car le bruit ambiant se situe toujours au-dessus du seuil d’audibilité et qu’on mesure le delta par rapport à ce bruit ambiant
L’onde acoustique dont on mesure la variation d’intensité acoustique (ou de pression) est convertie en onde électrique dont on mesure la variation de tension (ou d’intensité électrique). On peut mesurer une valeur moyenne (RMS) ou une valeur crête (peak).
Afin d’établir une échelle d’intensité électrique analogue à celle du niveau sonore, on cherche une valeur neutre, c’est-à-dire une valeur en Volts correspondant à 0 dB. Ce choix est arbitraire (on ne choisit pas le seuil de douleur de court-circuit car aucun rapport avec le domaine du son ?). Il existe plusieurs unités de mesure absolues, chacune ayant une valeur de référence différente
0 dBVU = 1,23 Volt RMS (est-ce toujours le cas ou faut-il à chaque fois lire la notice pour s'en assurer ?)
Cette mesure correspond aux aiguilles (actualisées toutes les 300ms) de tous les appareils analogique. C’est une mesure pratique car a priori, tous les appareils disposant d’un vu-mètre permettent d’être alignés facilement (le 0dBVU de l’un correspond au 0dBVU de l’autre, si aucun pad n’est activé sur le chemin et que les potards sont tous à 0 dB)
Pour calculer des valeurs crêtes analogiques, on utilise un PPM (actualisé toutes les 5ms). Ceux-ci sont calibrés de telle sorte que leur 0 corresponde au niveau maximal à ne pas dépasser. On ne parle pas de dBPPM car ce serait juste un dBVU calculé plus rapidement ?
0 dbu = 0,775 Volt RMS (c’est toujours une valeur moyenne), on a donc 0 dBVU = +4 dBu
Exemples d’utilisation : caractéristiques des entrées/sorties d’une table de mixage ou d’une interface audio
0 dBV = 1 Volt RMS (là encore une valeur moyenne), utilisé par exemple pour exprimer le niveau de sortie d’un micro, ou pour le matériel hi-fi
Quelle est la différence entre valeur nominale, niveau nominal, valeur de référence, niveau de référence et niveau d’alignement ? Il me semble qu’il faut éviter de parler de « valeur » si on souhaite rester rigoureux dans la terminologie
Pourquoi devrait-on travailler en-dessous du 0 dBVU si cette valeur correspond justement au fonctionnement optimal de l’appareil ?
Lorsqu’on dépasse le 0 dBVU, nous parlons de soft clipping. Cela apporte une saturation « chaude » appréciable (surtout dans le cas des lampes) et compresse le signal. Lorsqu’on dépasse une certaine valeur (valeur maximale, ou plutôt niveau maximal ?), la saturation dégrade trop le signal, qui devient alors inutilisable. Il y a donc dans les appareils analogiques une marge (appelée headroom) de 12, 18 voire 24 dB au-dessus le 0 dBVU que l’on peut visualiser facilement.
Le headroom est-il indiqué dans le manuel constructeur ?
Il n’y aucun headroom sur les PPM, car le 0 indique déjà la valeur crête maximale avant saturation dégradant significativement le signal.
Comment se comporte le headroom dans le cas des transistors ? La situation est-elle moins tolérante (clipping plus brutal au-dessus 0 dBVU ou au-delà de la valeur maximale) ?
Dans ce contexte précis, quelle est la différence entre écrêtage, saturation et distorsion ? Je dirais que l'écrêtage est le fait de dépasser un 0 (clipping), que la distorsion indique un signal dégradé peu importe les raisons, et que la saturation indique un dépassement (oveload) de manière plus générale que l'écrêtage
dB numérique
Exprimé en dBFS, il décrit le niveau après le CAN ou avant le CNA. Le 0 dBFS désigne le niveau maximal avant saturation (la plus grande valeur de sample à un instant t donné si on parle de dBFS peak, sinon la valeur moyenne dont on peut parfois définir la fenêtre de calcul). Il n’y a donc aucun headroom contrairement au dB analogique dont on peut dépasser le 0
Si le convertisseur reçoit une tension trop élevée en entrée (dépassant la valeur maximale), il y a un hard clipping (tous les samples correspondant à une tension plus haute sont rabotés au 0 dBFS). Idem en sortie : si on augmente trop le volume d’une piste de DAW ou d’une tranche de console numérique, on a droit à du hard clipping. Cela peut être compensé avant le bus de sortie principale si le logiciel opère à virgule flottante
Le 0 dBFS d’un CNA correspond à une valeur arbitraire en dBu (aucune norme n’a été défini à ce jour). En général, on se situe autour de +18 dBu, mais il faut vérifier dans le manuel pour savoir exactement. Cette différence est dû au fait qu’il n’existe pas de headroom dans le numérique. Par conséquent, une console numérique qui affiche 0 dB sur son peak-mètre (peut-on dire 0 dBVU dans ce cas ? ou bien alors 0 dBPM ?) se situe, par exemple à -18 dBFS. Cela permet de créer artificiellement un "headroom", et donc d’opérer avec encore une marge de manœuvre confortable. C’est en réalité une LED rouge qui indique le niveau maximal (généralement vers -3 dBFS afin de garder encore une légère marge)
Que désigne l’input sensitivity dans un manuel de console numérique ? En effet, sur la SQ5 d’Allen & Heath, on trouve « -60 to 0dBu » sur cette ligne, alors que le niveau maximal est de +30dBu, donc je ne comprends pas. Il y a un pad de -20dB, donc si on rentre à +30dBu avec le pad activé on arrive à +10dBu en entrée de convertisseur (avec le gain à 0) et non 0dBu.
Le niveau nominal d’une console numérique est-il calé sur le 0dB du crête-mètre ? Par exemple, si le manuel indique une valeur nominale de +4dBu sur une entrée. Si on entre avec cette valeur, les LEDs s’allument jusqu’au 0dB (sachant qu’il y a une marge d’environ 18 dB avant de clipper le CNA). Dans ce cas, on pourrait alors aussi parler de niveau nominal en-dehors du dBVU et des appareils analogiques
Existe-t-il des consoles/interfaces numériques avec un RMS-mètre si je puis dire ? J'imagine que non, puisque la seule chose qui nous intéresse dans le numérique est de ne pas clipper. Cela dit, on pourrait se dire qu'être aux alentours de par exemple -6 ou -12 dBFS serait une bonne valeur pour éviter un bruit de quantification trop important
******************************************************
Voilà! Désolé pour la forme un peu indigeste, et qui n'est par ailleurs pas très structurée. J'ai essayé de résumer tous les points qui me posaient problème, en faisant le lien avec des notions que je pense maîtriser (mais ça, ce sera à vous de me le dire).
Au plaisir de lire vos retours
Cyril.
J’aimerais éclaircir quelques points sur l’utilisation et le fonctionnement du décibel. Je me suis bien documenté. Cependant, il existe quelques zones d’ombre sur lesquelles vous pourriez m’aider. Cela servirait également un cours de M.A.O. (incluant une partie sur la technique du son) que j’écris principalement pour moi, mais que j’aurai peut-être la chance de publier un jour.
Je vais procéder en affirmant des choses que je crois savoir (sans donner trop de détails ou de preuves), tout en glissant quelques questions en italique au fur et à mesure du déroulé, parfois sur un ton volontairement naïf.
Bien que je sois confiant sur la partie acoustique, n’hésitez pas à me contredire ou à apporter des nuances et autres compléments. Je n’attends que ça. Je vous propose, autant que possible, à faire correspondre les termes techniques en anglais afin d’y voir plus clair.
Un grand merci par avance
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L’intensité acoustique désigne la puissance acoustique (énergie nécessaire à une source pour émettre une onde sonore) par unité de surface, exprimée en W/m²
Le dBSPL est une mesure absolue (donne une valeur selon un environnement sonore donné : source, distance, milieu de propagation, etc.) de niveau sonore (s’exprime toujours par rapport à une valeur seuil) plus manipulable que l’intensité acoustique (possède une valeur 0 de référence ainsi qu’une courbe logarithmique répondant à la loi de Weber-Fechner). L’échelle va de 0 (seuil de perception) à 120 (seuil de douleur) et au-delà
Il existe une courbe de transfert permettant de trouver une valeur en dBSPL à toute valeur de pression acoustique. Par exemple, 1 Pa = 94 dBSPL. Idem pour l’intensité acoustique. On a 1 W/m² = 120 dBSIL
Le niveau d’intensité acoustique et le niveau de pression acoustique sont interchangeables (dBSPL = dBSIL)
Le dB (sans suffixe) est une mesure relative de niveau sonore décrivant un rapport entre deux puissances/intensités acoustiques OU tensions/pressions. Il décrit une différence entre deux valeurs (un delta d’une situation donnée), et peut donc être négatif.
Je crois qu’ici j’ai du mal à comprendre le fait que le dB tout comme le dBSPL désignent tous deux un rapport entre deux entités. Je crois que la différence se situe dans le fait que le dBSPL se réfère toujours à la valeur seuil tandis que le dB ne s’y réfère jamais ?
Dupliquer une source sonore revient à ajouter 3 dB, et dupliquer la tension ou la pression revient à ajouter 6 dB (exemples : câble symétrique, chanter devant 2 micros relié avec un câble en Y)
Pour percevoir un volume multiplié par 2, il faut augmenter de 10 dB (10 violonistes au lieu d’1, 10 haut-parleurs au lieu d’1, 3 micros au lieu d’1)
Il faut quasiment quadrupler sa distance par rapport à un haut-parleur pour percevoir un volume 2 fois moins fort
dB analogique
On souhaite enregistrer du son à l’aide d’un microphone. Nous nous référerons alors toujours au dB (mesure relative) et non au dBSPL (mesure absolue) car le bruit ambiant se situe toujours au-dessus du seuil d’audibilité et qu’on mesure le delta par rapport à ce bruit ambiant
L’onde acoustique dont on mesure la variation d’intensité acoustique (ou de pression) est convertie en onde électrique dont on mesure la variation de tension (ou d’intensité électrique). On peut mesurer une valeur moyenne (RMS) ou une valeur crête (peak).
Afin d’établir une échelle d’intensité électrique analogue à celle du niveau sonore, on cherche une valeur neutre, c’est-à-dire une valeur en Volts correspondant à 0 dB. Ce choix est arbitraire (on ne choisit pas le seuil de douleur de court-circuit car aucun rapport avec le domaine du son ?). Il existe plusieurs unités de mesure absolues, chacune ayant une valeur de référence différente
0 dBVU = 1,23 Volt RMS (est-ce toujours le cas ou faut-il à chaque fois lire la notice pour s'en assurer ?)
Cette mesure correspond aux aiguilles (actualisées toutes les 300ms) de tous les appareils analogique. C’est une mesure pratique car a priori, tous les appareils disposant d’un vu-mètre permettent d’être alignés facilement (le 0dBVU de l’un correspond au 0dBVU de l’autre, si aucun pad n’est activé sur le chemin et que les potards sont tous à 0 dB)
Pour calculer des valeurs crêtes analogiques, on utilise un PPM (actualisé toutes les 5ms). Ceux-ci sont calibrés de telle sorte que leur 0 corresponde au niveau maximal à ne pas dépasser. On ne parle pas de dBPPM car ce serait juste un dBVU calculé plus rapidement ?
0 dbu = 0,775 Volt RMS (c’est toujours une valeur moyenne), on a donc 0 dBVU = +4 dBu
Exemples d’utilisation : caractéristiques des entrées/sorties d’une table de mixage ou d’une interface audio
0 dBV = 1 Volt RMS (là encore une valeur moyenne), utilisé par exemple pour exprimer le niveau de sortie d’un micro, ou pour le matériel hi-fi
Quelle est la différence entre valeur nominale, niveau nominal, valeur de référence, niveau de référence et niveau d’alignement ? Il me semble qu’il faut éviter de parler de « valeur » si on souhaite rester rigoureux dans la terminologie
Pourquoi devrait-on travailler en-dessous du 0 dBVU si cette valeur correspond justement au fonctionnement optimal de l’appareil ?
Lorsqu’on dépasse le 0 dBVU, nous parlons de soft clipping. Cela apporte une saturation « chaude » appréciable (surtout dans le cas des lampes) et compresse le signal. Lorsqu’on dépasse une certaine valeur (valeur maximale, ou plutôt niveau maximal ?), la saturation dégrade trop le signal, qui devient alors inutilisable. Il y a donc dans les appareils analogiques une marge (appelée headroom) de 12, 18 voire 24 dB au-dessus le 0 dBVU que l’on peut visualiser facilement.
Le headroom est-il indiqué dans le manuel constructeur ?
Il n’y aucun headroom sur les PPM, car le 0 indique déjà la valeur crête maximale avant saturation dégradant significativement le signal.
Comment se comporte le headroom dans le cas des transistors ? La situation est-elle moins tolérante (clipping plus brutal au-dessus 0 dBVU ou au-delà de la valeur maximale) ?
Dans ce contexte précis, quelle est la différence entre écrêtage, saturation et distorsion ? Je dirais que l'écrêtage est le fait de dépasser un 0 (clipping), que la distorsion indique un signal dégradé peu importe les raisons, et que la saturation indique un dépassement (oveload) de manière plus générale que l'écrêtage
dB numérique
Exprimé en dBFS, il décrit le niveau après le CAN ou avant le CNA. Le 0 dBFS désigne le niveau maximal avant saturation (la plus grande valeur de sample à un instant t donné si on parle de dBFS peak, sinon la valeur moyenne dont on peut parfois définir la fenêtre de calcul). Il n’y a donc aucun headroom contrairement au dB analogique dont on peut dépasser le 0
Si le convertisseur reçoit une tension trop élevée en entrée (dépassant la valeur maximale), il y a un hard clipping (tous les samples correspondant à une tension plus haute sont rabotés au 0 dBFS). Idem en sortie : si on augmente trop le volume d’une piste de DAW ou d’une tranche de console numérique, on a droit à du hard clipping. Cela peut être compensé avant le bus de sortie principale si le logiciel opère à virgule flottante
Le 0 dBFS d’un CNA correspond à une valeur arbitraire en dBu (aucune norme n’a été défini à ce jour). En général, on se situe autour de +18 dBu, mais il faut vérifier dans le manuel pour savoir exactement. Cette différence est dû au fait qu’il n’existe pas de headroom dans le numérique. Par conséquent, une console numérique qui affiche 0 dB sur son peak-mètre (peut-on dire 0 dBVU dans ce cas ? ou bien alors 0 dBPM ?) se situe, par exemple à -18 dBFS. Cela permet de créer artificiellement un "headroom", et donc d’opérer avec encore une marge de manœuvre confortable. C’est en réalité une LED rouge qui indique le niveau maximal (généralement vers -3 dBFS afin de garder encore une légère marge)
Que désigne l’input sensitivity dans un manuel de console numérique ? En effet, sur la SQ5 d’Allen & Heath, on trouve « -60 to 0dBu » sur cette ligne, alors que le niveau maximal est de +30dBu, donc je ne comprends pas. Il y a un pad de -20dB, donc si on rentre à +30dBu avec le pad activé on arrive à +10dBu en entrée de convertisseur (avec le gain à 0) et non 0dBu.
Le niveau nominal d’une console numérique est-il calé sur le 0dB du crête-mètre ? Par exemple, si le manuel indique une valeur nominale de +4dBu sur une entrée. Si on entre avec cette valeur, les LEDs s’allument jusqu’au 0dB (sachant qu’il y a une marge d’environ 18 dB avant de clipper le CNA). Dans ce cas, on pourrait alors aussi parler de niveau nominal en-dehors du dBVU et des appareils analogiques
Existe-t-il des consoles/interfaces numériques avec un RMS-mètre si je puis dire ? J'imagine que non, puisque la seule chose qui nous intéresse dans le numérique est de ne pas clipper. Cela dit, on pourrait se dire qu'être aux alentours de par exemple -6 ou -12 dBFS serait une bonne valeur pour éviter un bruit de quantification trop important
******************************************************
Voilà! Désolé pour la forme un peu indigeste, et qui n'est par ailleurs pas très structurée. J'ai essayé de résumer tous les points qui me posaient problème, en faisant le lien avec des notions que je pense maîtriser (mais ça, ce sera à vous de me le dire).
Au plaisir de lire vos retours
Cyril.
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